KR20180083124A - 이차전지 파우치 포밍 방법 - Google Patents

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Abstract

파우치형 이차전지의 파우치에 백 테라스부를 셀 조립전에 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 셀 조립 후 백 테라스부를 형성하는 방법에서 문제가 되는 사이드 폴딩 벌어짐이 발생하지 않는 장점이 있다. 상기 방법은 상부 펀치와 하부 다이, 펀치 측면의 스트리퍼로 구성된 프레스를 지나며 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및 상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계;를 포함하고, 셀 조립전에 이루어진다.

Description

이차전지 파우치 포밍 방법{Pouch forming method of secondary battery}
본 발명은 파우치형 이차전지의 파우치 포밍 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치의 테라스 부위에 백 테라스부를 형성하는 방법에 관한 것이다. 또한 상기 방법을 포함하는 파우치 제조방법, 상기 파우치를 포함하는 이차전지, 상기 이차전지를 포함하는 전지팩, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 특히, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구 및 상용화가 이루어지고 있다.
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 안정성의 리튬 이온전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 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.
리튬이온 전지셀은, 파우치형의 전지케이스 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 내장되어 있고, 그것의 양극 및 음극 탭들이 두 개의 전극리드에 용접되어 전지케이스의 외부로 노출되도록 실링(밀봉)되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 케이스 본체와 그러한 본체에 일측이 연결되어 있는 덮개로 이루어져 있다.
스택형 전극조립체는 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들이 전극리드에 각각 용접되어 있다.
이러한 전지셀은 수납부에 전극조립체를 안착한 후 덮개를 덮고 본체와의 접촉 부위를 열융착시켜 제조되며, 양극 탭들 및 음극 탭들이 위치하는 밀봉 부위에 밀봉 잉여부(테라스부)가 형성된다.
한편, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속되어 있다.
일반적으로, 전지팩은 전지셀의 상부에 PCM이 장착되며, 구체적으로PCM은 전극리드에 전기적으로 연결된 상태로 전극리드를 절곡하여 전지케이스의 상단 테라스부 상에 안착하는 구조로 구성되며, 필요에 따라 PCM이 장착된 상태에서 상기 테라스부를 전극조립체 수납부 방향으로 절곡하는 구조로 형성한다.
그러나, 최근에 소비자의 취향에 따라 전자 디바이스가 점점 소형화, 박형화 되어 가고 있는 추세이므로, 파우치형 전지의 두께가 매우 얇아지고있고, PCM이 장착된 상태에서 테라스부를 절곡하는 경우, 자칫 전지의 두께를 증가시키는 문제점이 발생할 수 있으며, 필요에 따라 테라스부 주변에 절연 테이프를 부가하는 경우에도 전반적으로 두께 증가를 야기시키므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화 할 필요가 있다.
따라서, 최근에 테라스부의 후면과 전극조립체 수납부의 후면 상단 일부가 함께 만입되어 소정의 두께의 단차가 형성되어 있는 백 테라스부를 형성하고, 종래에 PCM이 장착되는 위치를 백 테라스부로 변경하거나, 백 테라스부를 따라 절연 테이프를 부가하여 두께 증가 등에 대한 문제점을 해결하는 기술을 활용하고 있다.
상기와 같은 백 테라스부를 형성함에 있어서 종래 기술은 전극 리드를 용접한 전극조립체를 라미네이트 시트에 넣고 측면부 실링을 위해 사이드 폴딩한 다음, 지그에 고정하여 테라스부를 프레스로 눌러 백 테라스를 형성하나 그로 인해 사이드 폴딩한 부위가 벌어지는 불량이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파우치형 이차전지의 파우치에 백 테라스부를 셀 조립전에 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 상기와 같은 방법으로 백 테라스부를 형성한 파우치를 이용한 이차전지, 상기 이차전지를 이용한 전지팩, 상기 전지팩을 이용한 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치형 이차전지의 파우치를 포밍하는 방법에 있어서, 백 테라스 형성 재료를 상부 펀치와 하부 다이, 펀치 측면의 스트리퍼로 구성된 프레스를 통과시켜 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및 상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 컵을 형성하는 단계 및 상기 백 테라스부를 형성하는 단계는 셀 조립 전에 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계는 스트리퍼의 단면을 계단식으로 형성하는 방법에 의하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 백 테라스부의 높이는 0.1mm 내지 1.0mm인 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 파우치형 이차전지의 파우치를 포밍하는 단계; 상기 포밍된 파우치를 접어 닫힌 형태로 만드는 단계; 상기 닫힌 파우치를 전극 리드 길이에 맞게 돌출부를 자르는 단계; 및 상기 파우치의 테라스부를 실링하는 단계;를 포함하는 이차전지 파우치 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 이차전지 파우치 제조방법에 따라 제조된 파우치를 포함하는 파우치형 이차전지가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파우치형 이차전지는 라미네이트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파우치형 이차전지는 리튬 이차전지이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 이차전지를 하나 이상 포함하는 전지팩이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전지책을 전원으로 포함하는 디바이스가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 어느 하나이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 파우치형 이차전지에 있어서, 파우치 형성 재료를 상부 펀치와 하부 다이, 펀치 측면의 스트리퍼로 구성된 프레스를 통과시켜 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및 상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 백 테라스부 형성 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 파우치형 이차전지의 파우치에 백 테라스부를 셀 조립전에 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 셀 조립 후 백 테라스부를 형성하는 방법에서 문제가 되는 사이드 폴딩 벌어짐이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기와 같은 방법으로 백 테라스부를 형성한 파우치를 이용한 이차전지, 상기 이차전지를 이용한 전지팩, 상기 전지팩을 이용한 디바이스를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치 포밍 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 파우치를 제조하는 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 발명에 따른 백 테라스부를 형성하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 종래 발명에 따른 백 테라스부(특히, 사이드 폴딩)의 문제점을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 파우치 포밍 방법은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 백 테라스 형성재료(103)를 상부 펀치(102)와 하부 다이(104), 펀치 측면의 스트리퍼(101)로 구성된 프레스를 통과시켜 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및 상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 백 테라스부를 형성하는 단계가 셀 조립 전에 이루어지는 것을 특징으로 한다. 미설명 부호 105는 블랭크 홀더 이다.
파우치형 이차전지에 있어서 테라스부는 밀봉 잉여부로서 전지의 소형화 추세에 있어서는 중요한 의미를 갖는다. 이차전지에는 전극조립체 외에도 PTC, PCM 등을 장착할 추가의 공간이 필요하고, 전지의 소형화는 상기 부품들의 장착을 위해서 테라스부를 활용하는 빈도를 높여왔다.
백 테라스를 형성하기 위하여 종래의 기술은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 조립된 셀을 대상으로 지그 등을 사용하여 고정시키고 프레스하여 백 테라스를 형성하였으나, 이는 사이드 폴딩(side folding)이 벌어지는 문제가 있었다.
사이드 폴딩은 파우치형 이차전지에 있어서 아직까지는 필수적인 요소이다. 전극조립체를 전극 리드가 장착된 상태로 밀봉된 형태의 파우치에 그대로 집어넣을 수 있는 방법이 없기 때문에 통상의 파우치형 이차전지는 상부와 하부로 나누어진 포장재를 사용하여 전극조립체를 하부에 넣고 상부를 덮은 다음 실링하거나, 일체형으로 된 포장재를 만들고 전극조립체를 넣고 포장재를 반으로 접어 전극조립체를 덮은 다음 나머지 열린 부분을 실링하는 방법을 택하고 있다. 여기서 실링부는 어느 정도의 면적을 가지게 되는데, 실링된 상태 그대로 두는 것은 전지팩 조립시 또는 디바이스 장착시 더 넓은 공간을 요구하거나 조립할 공간에 걸려 파우치가 손상되는 등의 문제를 야기할 수 있으므로 실링부를 접어서 전지 본체쪽으로 붙여놓게 된다.
종래의 기술에 따라 백 테라스부(205)를 형성하게 되면 셀 조립 후에 백 테라스부(205)를 형성하게 되므로 사이드 폴딩(208)도 완료된 상태에서 백 테라스부(205)를 형성하게 된다. 전극 리드(207)가 나와 있는 테라스부에 상부의 테라스 가압부(201)로 압력을 가하게 되면 하부 지그(204)에 고정되어 있던 전지셀(206)의 포장재가 가압 부재(203)를 따라 포장재 일부가 백 테라스 쪽으로 만입되면서, 포장재가 잡아당겨 지면서 사이드 폴딩 되어 있던 부분도 힘을 받게 되어 폴딩이 다시 벌어지게 되는 것이다(도 3 및 도 4 참조). 부호 202는 수납부 가압부이다.
본 발명에서는 셀 조립 전에 백 테라스부를 형성하게 되므로 사이드 폴딩이 다시 벌어지는 문제가 발생하지 않는다. 셀 조립 전에 상부 펀치(102)와 하부 다이(104), 스트리퍼(101)로 구성된 파우치 포밍 장치를 이용하여 전극조립체가 수용될 컵을 먼저 형성하고, 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 미리 형성하게 되면 셀 조립전에 백 테라스부를 형성하는 것이 가능하다.
백 테라스부를 형성하는 단계는 스트리퍼(101)의 단면을 계단식으로 형성하는 방법에 의한다. 스트리퍼(101)는 통상 성형 재료의 자리잡기, 변형방지 등의 기능을 수행하나, 펀치(102)와 같이 움직이므로 얕은 만곡부 정도의 프레스는 가능하다. 본 발명에서 형성하고자 하는 백 테라스부의 높이는 0.1 내지 1.0mm에 불과하므로 기존의 파우치 포밍 공정에서 스트리퍼(101)에 약간의 조작을 가하여 쉽게 계단식으로 형성이 가능하다.
백 테라스부의 높이는 0.1 내지 1.0mm이다. 0.1mm 미만은 백 테라스부의 활용가능성이 낮아지므로 바람직하지 않고, 1.0mm 초과는 전지 전체 두께를 고려할 때 전지 두께의 절반을 넘는 수치이므로 바람직하지 않다.
상기와 같이 포밍된 파우치를 가지고 본 발명의 이차전지용 파우치를 형성하는 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파우치를 포밍하는 단계(a); 상기 파우치를 접어 닫힌 형태로 만드는 단계(b); 상기 닫힌 파우치를 전극 리드 길이에 맞게 돌출부를 자르는 단계(c); 및 상기 파우치의 테라스부를 실링하는 단계(d);를 포함한다. 그리고 단계 (e)는 완성품을 보여준 것이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 포밍 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계에서 포밍된 파우치를 전극조립체를 넣지 않은 상태로 접어 닫힌 형태로 만드는 (b)단계는 나중에 전극조립체를 넣어 조립할 공정을 예상하여야 한다. 전극조립체가 들어갈 공간을 충분히 확보하고 접혀진 파우치는 전극 리드가 돌출될 부위를 실링에 필요한 부분을 남기고 자르게 된다. (c)단계 이후 전극 리드부를 실링하게 되는데 (d) 단계 과정에서 미리 형성된 백 테라스부를 프레스 하게 되면 백 테라스가 적용된다. (e) 단계 과정은 사이드 폴딩 전에 이루어지므로, 종래 기술과 같이 백 테라스 형성에 의해 사이드 폴딩이 다시 벌어지는 문제는 발생하지 않는다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조되는 파우치를 제공하고, 아울러 상기와 같은 파우치를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공하는 데에도 그 특징을 가진다.
본 발명에 따른 이차전지는 두 개의 서로 다른 극성의 전극이 분리막으로 분리된 상태로 적층되어 이루어지는 전극 조립체를 수납하여 이루어지며, 상기 전극 조립체는 양극활물질을 포함하는 양극과, 음극활물질을 포함하는 음극, 및 분리막으로 구성된 것이다.
구체적으로 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
본 발명에 따른 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬망간 산화물(LiMnO2); 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 ~ 0.3임)으로 표현되는 니켈 사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithiumintercalation material)을 주성분으로 하는 화합물과 혼합 사용할 수 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 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, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 [0040] 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 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.
또한, 음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 재료는 비정질 카본 또는 정질 카본을 포함하며, 구체적으로는 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 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 양극과 음극 사이에서 상기 전극들을 절연시키는 분리막으로는 통상 알려진 폴리올레핀계 분리막이나, 상기 올레핀계 기재에 유,무기 복합층이 형성된 복합 분리막 등을 모두 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
상기와 같은 구조로 이루어진 전극집전체를 파우치 외장재에 수납한 다음, 전해액을 주입하여 전지를 제조한다.
본 발명에 따른 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해질로서, 이는 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수 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, 폴리비닐알코올, 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 전해질에는 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.
한편, 상기와 같은 파우치형 이차전지는 리튬이차전지인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이상에서, 본 발명은 비록 한정된 실시예들과 도면들에 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.
101 : 스트리퍼 102 : 펀치
103 : 파우치 형성재료 104 : 다이
105 : 블랭크 홀더
201 : 테라스 가압부 202 : 수납부 가압부
203 : 가압부재 204 : 하부 지그
205 : 백 테라스부 206 : 전지셀
207 : 전극 리드 208 : 사이드 폴딩

Claims (11)

  1. 파우치형 이차전지의 파우치를 포밍하는 방법에 있어서,
    상부 펀치와 하부 다이, 펀치 측면의 스트리퍼로 구성된 프레스를 지나며 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및
    상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 컵을 형성하는 단계 및 백 테라스부를 형성하는 단계는 셀 조립 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 포밍 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 백 테라스부를 형성하는 단계는 스트리퍼의 단면을 계단식으로 형성하는 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 포밍 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 백 테라스부의 높이는 0.1mm 내지 1.0mm인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 파우치 포밍 방법.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 이차전지의 파우치를 포밍하는 단계;
    상기 포밍된 파우치를 접어 닫힌 형태로 만드는 단계;
    상기 닫힌 파우치를 전극 리드 길이에 맞게 돌출부를 자르는 단계; 및
    상기 파우치의 테라스부를 실링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조방법.
  5. 제 4항의 방법에 따라 제조된 파우치를 포함하는 파우치형 이차전지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 파우치형 이차전지는 라미네이트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 파우치형 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  8. 제 7항에 따른 이차전지를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 파우치형 이차전지에 있어서,
    파우치 형성재료를 상부 펀치와 하부 다이, 펀치 측면의 스트리퍼로 구성된 프레스를 통과시켜 전극조립체가 수용되는 컵을 형성하는 단계; 및
    상기 컵과 연결되는 테라스 부위에 계단식으로 백 테라스부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 백 테라스부 형성 방법.
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