KR20190048592A - 사출 성형된 전지케이스를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체가 전해 물질과 함께 전지케이스에 수용된 구조의 이차전지로서, 상기 전지케이스는 상기 전극조립체의 수납을 위한 공간이 형성되어 있고, 상기 전지케이스는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 이차전지에 대한 것이다.
본 발명은 전극조립체와 전해 물질을 수용할 수 있는 공간이 형성되어 있고, 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어진 전지케이스를 포함하는 이차전지를 사용하는 경우, 사출용 금형의 크기를 전극조립체의 두께와 대응되는 크기로 형성함으로써, 종래의 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 성형성이 낮은 문제를 해결할 수 있다.
또한, 종래의 라미네이트 시트를 사용하는 경우에 필연적으로 필요했던 라미네이트 시트의 성형 과정, 및 가압 부재를 이용한 전지케이스의 밀봉 과정을 생략할 수 있으므로, 제조공정을 간소화함으로써 생산성이 향상될 수 있다.

Description

사출 성형된 전지케이스를 포함하는 이차전지 {Secondary Battery Comprising Battery Case Formed by Injection Molding}
본 발명은 사출 성형된 전지케이스를 포함하는 이차전지에 관한 것으로서, 구체적으로, 전극조립체가 전해 물질과 함께 전지케이스에 수용되어 있고, 상기 전극조립체의 수납을 위한 공간이 형성된 전지케이스는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어진 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 다양한 기기의 에너지원으로 사용된다. 스마트폰과 같은 소형 모바일 기기부터 전기자동차와 같은 대형 장치까지 리튬 이차전지가 널리 사용된다. 리튬 이차전지는 케이스 형태에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 나뉜다. 원통형 전지와 각형 전지는 금속 캔에 전극조립체를 장착한 전지이며, 파우치형 전지는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 장착한 전지이다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 가격이 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지가 많은 관심을 끌고 있다.
파우치형 전지는 알루미늄 라미네이트 시트를 성형하여 전극조립체를 수납한다. 전지 용량을 높이면, 전극조립체의 두께가 증가된다. 전지를 배치할 공간이 부족할 경우 결국 전지케이스의 두께를 줄일 수 밖에 없다. 알루미늄 라미네이트 시트의 두께가 얇아질수록 성형성이 떨어진다. 이로 인해서 전극조립체 수납부의 깊이를 깊게 제조하는 것 또한 어려워진다.
한편, 알루미늄 라미네이트 시트는 금속 캔형 전지케이스에 비해 강성이 낮기 때문에 외부 충격에 약하고, 일정한 형태로 고정이 어려운 문제가 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 전극조립체를 단위셀 형태로 각각 포장하며 내부수지층 및 외부수지층의 2층 구조로 형성된 수지형 제1포장재, 및 상기 제1포장재로 각각 포장된 단위셀 2개 이상을 모듈형태로 한꺼번에 포장하여 수납하는 금속형 제2포장재를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지를 개시한다.
상기 특허문헌 1의 파우치형 리튬 이차전지는 층상 구조의 내부수지층 및 외부수지층으로 구성되는 수지형 포장재를 사용하고 있다. 일반적인 파우치형 이차전지의 전지케이스로서 알루미늄을 포함하는 라미네이트 시트를 사용하는 경우 알루미늄층이 노출되어 절연 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있으나, 수분 침투 등 외부물질의 유입을 차단하는 기능이 약하고, 복수의 층상 구조로 이루어진 서로 다른 층들을 결합하기 위한 과정이 필요하기 때문에 공정상의 번거로움이 존재하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2는 코어팩을 성형틀에 장착하고 용융 수지를 사출성형장치에 주입하여 이차전지를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 2의 코어팩은 파우치 형태의 베어셀과 상기 베어셀에 접속된 보호회로모듈을 구비한 구조로 이루어지는 바, 특허문헌 2의 이차전지는 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납한 구조인 점에서 그 이전에 발생한 전지케이스 성형성 향상의 문제에 대해서는 해결책을 제시하지 못한다.
특허문헌 3은 전극조립체가 내장되는 파우치를 포함하는 베어셀에 보호회로를 포함하는 안전장치가 결합된 상태에서 상기 베어셀과 보호회로가 모두 수지 몰드로 피복되어 형성되는 수지 몰드형 이차전지를 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 3의 이차전지도 전극조립체가 종래의 파우치형 전지케이스에 수납된 상태의 베어셀의 외면을 수지 몰드로 피복하는 점에서 종래의 문제점을 해결하지 못하고 있다.
이와 같이 박형 파우치형 전지케이스의 열악한 성형성을 극복할 수 있으면서 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 전극조립체를 수용할 수 있는 전지케이스를 포함하는 이차전지를 제공할 기술은 아직까지 제시되지 않았다.
대한민국 등록특허공보 제1089168호 대한민국 등록특허공보 제1084801호 대한민국 등록특허공보 제0889203호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체가 전해 물질과 함께 전지케이스에 수용되어 있고, 상기 전극조립체의 수납을 위한 공간이 형성된 전지케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 용량을 늘리기 위해서 두꺼워진 전극조립체를 수용하면서 케이스의 열악한 성형성 문제를 해결할 수 있는 전지케이스를 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는,
전극조립체가 전해 물질과 함께 전지케이스에 수용된 구조의 이차전지로서,
상기 전지케이스는 상기 전극조립체의 수납을 위한 공간이 형성되어 있고,
상기 전지케이스는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 구조일 수 있다.
종래의 알루미늄과 같은 금속층을 포함하는 라미네이트 시트를 파우치형 전지케이스로 사용하는 경우, 상기 라미네이트 시트는 금속 소재의 캔형 전지케이스와 비교할 때, 강성이 낮아 외부 충격으로부터 전극조립체를 보호하는데 취약하고, 일정한 형태로 고정이 어려운 문제가 있었다.
또한, 고출력 고용량의 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라 전극조립체의 두께가 증가하게 되고, 두꺼워진 전극조립체를 수용하기 위하여 전극조립체를 수용하기 위한 수납부의 깊이도 깊어지는 추세이다.
한편, 이차전지의 두께를 증가시키지 않으면서 고용량의 이차전지를 제조하기 위하여, 전극조립체의 두께는 증가시키고 전지케이스의 두께는 얇아지게 되는 바, 전지케이스의 두께가 얇아지는 경우에는 수납부의 깊이를 깊게 성형하는 것이 더욱 어려워진다.
이와 같이, 종래의 파우치형 이차전지의 제조를 위하여 라미네이트 시트를 전지케이스로 사용하는 경우에는 낮은 강성에 의한 안전성 및 성형성이 문제된다.
그러나, 본 발명과 같이 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 전지케이스를 사용하는 경우에는, 전극조립체의 두께와 대응되는 크기의 사출 성형용 금형에 상기 열가소성 수지를 주입하여 전지케이스를 제조할 수 있는 바, 깊은 전극조립체 수납부가 형성된 전지케이스를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 전극조립체의 수납 공간을 형성하기 위한 성형 공정 및 가압 부재를 이용한 전지케이스의 밀봉 공정이 불필요하기 때문에 이차전지의 제조공정이 간소화되는 바, 이차전지의 생산성이 향상될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스로 구성될 수 있는 바, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스를 각각 형성한 이후에 전극조립체 및 전해 물질을 수납하고, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스를 밀봉한다.
예를 들어, 상기 전지케이스는 열가소성 수지로 이루어지는 바, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 열 융착, 초음파 융착, 레이저 융착에 의해 밀봉될 수 있다.
즉, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스가 서로 대면하는 부분에서 열융착, 초음파 융착, 레이저 융착에 의해 밀봉이 이루어질 수 있다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 사출 성형에 의한 일체형 구조로 이루어질 수 있는 바, 사출 성형용 금형에 상기 전극조립체를 수납한 상태에서 열가소성 수지를 주입하면, 상기 전극조립체의 외면 전체를 상기 열가소성 수지가 둘러싸는 구조의 전지케이스를 제조할 수 있는 바, 이와 같은 구조의 전지케이스는 외관상 전지케이스의 이음부가 형성되지 않는 일체형 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기와 같이 서로 분리되는 상부 케이스 및 하부 케이스를 결합하는 과정이 불필요하다.
본 발명에 따른 이차전지는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 바, 종래의 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 금속층이 갖는 수분 장벽의 역할을 보완할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 전지케이스는 외부로부터 유입되는 수분에 의해 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여 흡습성의 첨가제를 포함하는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 이차전지는, 수분을 포함한 외부 물질의 유입으로부터 전극조립체를 보호하기 위하여 전극조립체의 표면의 적어도 일부를 알루미늄 테이프가 감싸는 구조로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 전극조립체에서 전극 단자가 돌출된 방향의 외면을 제외한 측면들의 외면에 알루미늄 테이프가 부가된 구조로 이루어 질 수 있으며, 전극조립체의 전체 부분에서 수분 등의 차단성 효과를 얻기 위하여 전극조립체의 외면 전체에 알루미늄 테이프가 부가된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 전지케이스가 상부케이스 및 하부 케이스로 이루어진 분리형 구조로 이루어지는 경우에는, 전지케이스의 성형 후 전극조립체 및 전해 물질을 수납하고 밀봉하는 과정을 통해 이차전지를 제조할 있으며, 상기 전해 물질은 상기 전지케이스 내부로 주액이 가능한 액체 형태일 수 있다.
반면, 상기 전지케이스가 사출 성형에 의한 일체형 구조로 이루어지는 경우에는, 전극조립체를 성형틀에 수납한 상태에서 전극조립체의 외면 전체를 감싸는 구조의 전지케이스를 성형하게 되는 바, 액상의 전해 물질의 주입이 이루어질 수 없다. 따라서, 상기와 같은 경우의 전해 물질은 고체 형태로 이루어지며 상기 전해 물질은 전극조립체를 구성하게 된다.
상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드, 폴리염화비닐, 아크릴, 불소수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다.
하나의 실시예에 따른 이차전지 제조방법은,
(a) 전극조립체의 수용 공간을 구비한 전지케이스 제작용 성형틀을 준비하는 단계;
(b) 상기 성형틀에 열가소성 수지를 주입하여 상부케이스 및 하부케이스를 각각 성형하는 단계;
(c) 상기 성형틀로부터 분리한 상기 상부케이스 및 하부케이스에 상기 전극조립체를 수납하고 상기 전지케이스를 결합 후 전해 물질을 주입하는 단계; 및
(d) 상기 전지케이스의 결합 부분을 융착하여 밀봉하는 단계;
를 포함하는 과정으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 이차전지 제조방법은 상부케이스 및 하부케이스로 분리되는 분리형 전지케이스를 사용하는 경우로서, 사출 성형된 전지케이스에 전극조립체를 수납한 후, 전해 물질을 주입하고, 상부케이스 및 하부케이스가 서로 대면하는 부분에서 결합이 이루어진다.
다른 하나의 실시예에 따른 이차전지 제조방법은,
(a) 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비한 전지케이스를 제작하기 위한 성형틀을 준비하는 단계;
(b) 상기 성형틀에 전극조립체를 수납하는 단계;
(c) 상기 전극조립체가 수납된 성형틀에 열가소성 수지를 주입하여 내부에 전극조립체를 구비한 전지케이스를 제조하는 단계; 및
(d) 상기 성형틀로부터 전지케이스를 분리하는 단계;
를 포함하는 과정으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 이차전지 제조방법은 일체형 구조의 전지케이스를 제조하는 경우로서, 전지케이스를 성형하기 전에, 전지케이스의 성형틀에 전극조립체를 수납한 상태에서 열가소성 수지를 주입하여 상기 전극조립체의 외면 전체에 전지케이스가 형성되는 과정으로 이루어진다.
이와 같은 경우에는 상기의 제조 방법에서와 같이 상부케이스 및 하부케이스의 결합을 위한 별도의 과정이 불필요한 장점이 있다.
상기의 제조방법들에 사용되는 상기 열가소성 수지는 흡습성의 첨가제를 더 포함할 수 있는 바, 전지 내부에서 발생하는 수분을 흡수하여 전극조립체의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제조방법들에 사용되는 상기 전극조립체는 알루미늄 테이프가 표면의 적어도 일부를 감싸는 구조로 이루어질 수 있는 바, 종래에 금속층을 포함하는 라미네이트 시트를 전지케이스로 사용하는 경우와 비교할 때, 외부 물질의 차단성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드, 폴리염화비닐, 아크릴, 불소수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 일체형의 구조의 전지케이스를 제조하는 방법에서, 상기 전극조립체를 전지케이스의 성형틀에 수납한 후, 상기 전극조립체가 수납된 성형틀에 열가소성 수지를 주입함으로써, 내부에 전극조립체를 구비한 전지케이스를 제조하는 바, 이와 같이 제조된 이차전지는 전해 물질로서 고체 형태의 전해질을 사용하는 전고체 전지일 수 있다.
따라서, 상기 전극조립체는 별도의 분리막을 사용하지 않는 형태로서, 양극 및 음극 사이에 고체 전해질이 개재된 구조로 이루어진 이차전지를 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로서 둘 이상 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어진 전지케이스를 포함하고, 상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해 물질의 수납을 위한 공간이 형성되어 있는 바, 고용량 고에너지 밀도의 이차전지를 제조하기 위하여 전극조립체의 두께가 증가하더라도 사출 성형용 금형의 크기를 조절함으로써 두꺼운 두께의 전극조립체의 수용이 가능하다.
또한, 별도의 전지케이스의 성형 과정 및 가압 부재를 이용한 열융착 과정이 불필요하기 때문에 제조공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전지케이스를 구성하는 열가소성 수지에 흡습성의 첨가제를 포함하거나 전극조립체의 외면에 알루미늄 테이프를 적용함으로써, 외부 물질의 차단성을 보완할 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 전지케이스의 분해 사시도이다.
도 3은 복수의 실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 5는 도 1의 이차전지 제조용 성형틀의 사시도이다.
도 6은 도 4의 이차전지 제조용 성형틀의 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지(100)는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어진 전지케이스를 포함하고, 상기 전지케이스는 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120)로 구성된다. 상부 케이스(110)에는 전극조립체(130)의 수납을 위한 수납부(111)가 형성되고 있고, 하부 케이스(120)에는 전극조립체(130)의 수납을 위한 수납부(121)가 형성되어 있다. 전극조립체(130)는 전해 물질과 함께 수납부들(111, 121)에 위치하는 바, 수납부(111)의 높이(D2)와 수납부(121)의 높이(D3)의 합은 전극조립체(130)의 두께(D1)와 같거나 크게 형성된다.
상부 케이스(110)와 하부 케이스(120) 내부에 전극조립체(130)를 수납한 상태에서 상부 케이스(110)의 수납부 외주변(112)과 하부 케이스(120)의 수납부 외주변(122)은 서로 대면하게 위치하는 바, 외주변들(112, 122)은 열, 초음파, 또는 레이저 융착에 의해 밀봉이 이루어지게 된다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 전지케이스의 분해 사시도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 전지케이스(200)는 도 1의 전지케이스와 같이 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)로 이루어진 분리형 전지케이스이고, 전지케이스(200)는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지며, 상기 열가소성 수지는 흡습성의 첨가제를 포함하고 있다.
도 3은 3종의 전극조립체의 사시도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(230, 240, 250)는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(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), 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 또는 바이셀, 풀셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 접합된 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체일 수 있다.
또한, 전극조립체(230, 240, 250)는 전고체 전지를 구성하는 전극조립체일 수 있는 바, 양극 및 음극 사이에 고체 전해질이 개재된 구조로 이루어질 수 있다.
전극조립체(230, 240, 250)는 서로 다른 방향으로 전극 단자(231, 241, 251)가 돌출된 구조로 도시되어 있으나, 전극 단자가 일측으로 돌출된 구조를 포함한다.
전극조립체(230, 240, 250)는 수분에 대한 차단성을 보강하기 위하여 외면의 적어도 일부에 알루미늄 테이프가 부가될 수 있는 바, 전극조립체(230)는 선형의 패턴을 형성하며 알루미늄 테이프(235)가 부착되어 있고, 전극조립체(240)는 전극 단자(241)가 돌출된 면을 제외한 측면 전체를 감싸도록 알루미늄 테이프(245)가 부가되어 있으며, 전극조립체(250)는 전극 단자가 돌출된 면을 포함한 전극조립체의 전체 외면에 알루미늄 테이프(255)가 부착되어 있다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 이차전지(300)는 전지케이스(310)의 내부에 전극조립체(330)가 수납되어 있고, 전지케이스의 외부로는 전극 단자(331)만이 돌출되어 있으며, 전지케이스(310)의 외면에는 이음새가 없는 일체형 구조로 이루어진다.
이차전지(300)에 포함된 전극조립체(330)는 고체 전해질이 양극 및 음극 사이에 개재된 구조로 이루어지며, 액상 전해액을 별도로 사용하지 않는 바, 이차전지의 전체 구성 요소들이 고체 상으로 이루어진 전고체 전지에 해당한다.
이와 같은 이차전지(300)는 전지케이스 성형용 성형틀에 전극조립체를 위치시킨 상태에서 열가소성 수지를 주입하여 제조한다.
도 5는 도 1과 같이 분리형 구조의 이차전지 제조용 성형틀의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 성형틀(400)은 상부 케이스 또는 하부 케이스의 크기 및 형상과 대응되는 오목부(442)가 형성되어 있고, 열가소성 수지의 주입을 위한 주입구(441)가 복수 개 형성되어 있다.
성형틀(400)을 이용하여 제조된 전지케이스에 전극조립체를 수납하고, 상부 케이스 및 하부 케이스의 결합 및 전해질 주입 이후에 상부 케이스 및 하부 케이스의 대향면을 열융착하여 전지케이스를 밀봉한다.
도 6은 도 4와 같이 일체형 구조의 이차전지 제조용 성형틀의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 성형틀(500)은 상부 성형틀(510) 및 하부 성형틀(520)로 구성되며, 상부 성형틀(510) 및 하부 성형틀(520) 내부는 전극조립체(530)를 수납하기 위한 공간이 형성되어 있다. 상기 공간에 전극조립체(530)를 수납한 상태에서 성형틀(510, 520)을 결합하여 열가소성 수지 주입구(521)를 통해 열가소성 수지를 주입한다.
열가소성 수지는 전극조립체(530)의 외면 전체를 감싸는 일체형 구조의 전지케이스를 형성하게 된다.
상기 전극조립체(530)의 외면에는 어떠한 처리도 부가되지 않은 형태일 수 있고, 또는, 외면 중 적어도 일부에 알루미늄 테이프가 부가된 구조일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지는 어떠한 첨가제가 부가되지 않은 형태일 수 있고, 또는 흡습성의 첨가제가 부가된 형태로 사용될 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 300 : 이차전지
110 : 상부 케이스
120 : 하부 케이스
111, 121 : 전극조립체 수납부
112, 122 : 전극조립체 수납부 외주변
130, 330 : 전극조립체
200, 310 :전지케이스
230, 240, 250, 530 : 전극조립체
231, 241, 251 : 전극 단자
235, 245, 255 : 알루미늄 테이프
400, 500, 510, 520 : 성형틀
441, 521 : 열가소성 수지 주입구
442 : 오목부
D1 : 전극조립체 두께
D2 : 상부케이스 수납부의 높이
D3 : 하부 케이스 수납부의 높이

Claims (14)

  1. 전극조립체가 전해 물질과 함께 전지케이스에 수용된 구조의 이차전지로서,
    상기 전지케이스는 상기 전극조립체의 수납을 위한 공간이 형성되어 있고,
    상기 전지케이스는 사출 성형이 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스로 구성되는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 열 또는 초음파 융착에 의해 밀봉되는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 사출 성형에 의한 일체형 구조로 이루어진 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 흡습성의 첨가제를 포함하는 열가소성 수지로 이루어진 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 알루미늄 테이프가 표면의 적어도 일부를 감싸는 구조로 이루어진 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전해 물질은 액체 또는 고체 형태인 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드, 폴리염화비닐, 아크릴, 불소수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 전지케이스.
  9. (a) 전극조립체의 수용 공간을 구비한 전지케이스 제작용 성형틀을 준비하는 단계;
    (b) 상기 성형틀에 열가소성 수지를 주입하여 상부케이스 및 하부케이스를 각각 성형하는 단계;
    (c) 상기 성형틀로부터 분리한 상기 상부케이스 및 하부케이스에 상기 전극조립체를 수납하고 상기 전지케이스를 결합 후 전해 물질을 주입하는 단계; 및
    (d) 상기 전지케이스의 결합 부분을 융착하여 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. (a) 전극조립체를 수용하기 위한 공간을 구비한 전지케이스를 제작하기 위한 성형틀을 준비하는 단계;
    (b) 상기 성형틀에 전극조립체를 수납하는 단계;
    (c) 상기 전극조립체가 수납된 성형틀에 열가소성 수지를 주입하여 내부에 전극조립체를 구비한 전지케이스를 제조하는 단계; 및
    (d) 상기 성형틀로부터 전지케이스를 분리하는 단계;
    를 포함하는 이차전지 제조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 흡습성의 첨가제를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 전극조립체는 알루미늄 테이프가 표면의 적어도 일부를 감싸는 구조로 이루어진 이차전지 제조방법.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 이차전지 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 전극조립체는 양극 및 음극 사이에 고체 전해질이 개재된 구조로 이루어진 이차전지 제조방법.
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