KR20190104684A - 이차 전지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 외면을 포위하고, 길이 방향을 기준으로 적어도 하나의 일단에서는 마주보는 제1 양 면이 서로 접하여 실링되는 전지 케이스를 포함한다.

Description

이차 전지 및 그의 제조 방법{The Secondary Battery And The Method For Manufacturing Thereof}
본 발명은 이차 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간 및 비용을 절약하고, 전지 케이스 내에서 전극 조립체의 이동을 최소화하는 이차 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 연성의 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
도 1은 종래의 파우치 형 이차 전지(2)의 조립도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 파우치 형 이차 전지(2)의 전지 케이스(23)인 파우치는, 연성의 재질인 파우치 필름에 컵부(233)를 드로잉(Drawing) 성형하여 제조된다. 그리고 상기 컵부(233)의 수용 공간(2333)에 전극 조립체(20) 및 전해액을 수납하고 실링부를 실링하여 이차 전지(2)를 제조한다.
이러한 파우치는 상부 파우치(231)와 하부 파우치(232)를 포함한다. 상부 파우치(231)와 하부 파우치(232)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 분리되어 별도로 제조될 수 있으나, 일측이 서로 연결되어 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
그런데 만약, 상부 파우치(231)와 하부 파우치(232)가 서로 분리되어 별도로 제조된다면, 상부 파우치(231)로 하부 파우치(232)를 커버한 후 4 면의 실링부를 실링해야 하였다. 즉, 실링부를 적어도 4 회 실링해야 하므로, 시간이 과도하게 소요되는 문제가 있었다.
만약, 일측이 서로 연결되어 제조된다면, 3 면의 실링부를 실링해야 한다. 즉, 실링부를 3 회 실링하므로, 실링부를 실링하는 횟수 및 시간을 어느 정도는 절약할 수는 있다. 그러나, 파우치 필름에 컵부(233)를 드로잉 성형하는 과정을 필수적으로 수행해야 하므로, 시간이 과도하게 소요되는 문제가 여전히 해결되지 않았다.
그리고 상부 파우치(231)와 하부 파우치(232)를 정확히 맞물려 위치시킨 후에 실링해야 하므로, 만약 서로 조금이라도 뒤틀린 채로 실링된다면, 이차 전지(2)의 전폭이 비대칭으로 형성될 수도 있었다. 또한, 컵부(233)를 성형할 때 전극 조립체(20)와 정확히 동일한 크기로 성형하는 것이 아니라, 어느 정도 오프셋을 마련하여 성형하므로, 전극 조립체(20)가 컵부(233)에 삽입되면 파우치 내에서 전극 조립체(20)가 이동하여 내부에서 쇼트(Short, 단락)가 발생할 수도 있었다.
한국공개공보 제2011-0053835호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 시간 및 비용을 절약하고, 전지 케이스 내에서 전극 조립체의 이동을 최소화하는 이차 전지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 외면을 포위하고, 길이 방향을 기준으로 적어도 하나의 일단에서는 마주보는 제1 양 면이 서로 접하여 실링되는 전지 케이스를 포함한다.
또한, 상기 전지 케이스는, 상기 길이 방향으로 측정한 길이가, 상기 전극과 연결되는 전극 리드를 제외한 상기 전극 조립체보다 더 길고, 상기 전극 리드를 포함한 상기 전극 조립체보다 더 짧을 수 있다.
또한, 상기 제1 양 면은, 상기 제1 양 면과 이웃하는 제2 양 면이 내측으로 삽입된 상태에서 실링될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체의 측면을, 파우치 필름이 폭 방향으로 권취하는 권취 단계; 및 길이 방향을 기준으로 상기 파우치 필름의 적어도 하나의 일단에서, 마주보는 제1 양 면을 서로 접하여 실링하는 실링 단계를 포함한다.
또한, 상기 파우치 필름은, 상기 길이 방향으로 측정한 길이가, 상기 전극과 연결되는 전극 리드를 제외한 상기 전극 조립체보다 더 길고, 상기 전극 리드를 포함한 상기 전극 조립체보다 더 짧을 수 있다.
또한, 상기 실링 단계에 있어서, 상기 제1 양 면과 이웃하는 제2 양 면을 내측으로 삽입한 상태에서, 상기 제1 양 면을 실링할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
이차 전지를 제조하는 시간 및 비용을 절약하여 경제성을 확보할 수 있다.
또한, 이차 전지의 전폭이 비대칭으로 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전지 케이스 내에서 전극 조립체의 이동을 최소화하여 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
또한, 파우치 필름의 개방된 양 단을 별도의 캡으로 커버할 필요가 없으므로, 이차 전지의 제조 공정을 단순화 하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 파우치 형 이차 전지의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름과 전극 조립체를 인접하게 위치시킨 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름이 전극 조립체를 권취하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름의 권취가 완료된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름의 양 단에서, 마주보는 제1 양 면이 서로 접하며 실링된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 필름의 양 단에서, 제2 양 면이 내측으로 삽입되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 필름의 양 단에서, 마주보는 제1 양 면이 서로 접하며 실링된 모습을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(135)과 전극 조립체(10)를 인접하게 위치시킨 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는, 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체(10) 및 상기 전극 조립체(10)의 외면을 포위하고, 길이 방향을 기준으로 적어도 하나의 일단에서는 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하여 실링되는 전지 케이스(13)를 포함한다.
그리고, 이러한 이차 전지(1)를 제조하는 방법은, 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체(10)의 측면을, 파우치 필름(135)이 폭 방향으로 권취하는 권취 단계 및 길이 방향을 기준으로 상기 파우치 필름(135)의 적어도 하나의 일단에서, 마주보는 제1 양 면(131)을 서로 접하여 실링하는 실링 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 전극 조립체(10)를 형성한다. 그리고 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)를 수납하고 전해액을 주입한 후 실링한다. 이 때 전지 케이스(13)는 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)의 측면을 권취하여 형성될 수 있다.
전극 조립체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)의 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 전극 집전체는 슬러리가 도포된 부분과 슬러리가 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 일측 및 타측으로부터 각각 반대 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 열 융착되는 제1 양 면(131)에 한정되어 위치하여, 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시킨다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)에서 전지 케이스(13)는 연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 전지 케이스(13)는 전극 조립체(10) 및 전해액을 내부에 수납하고 실링된다. 이 때 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 케이스(13)는 파우치 필름(135)에 컵부를 드로잉 성형하여 형성되는 것이 아니라, 파우치 필름(135) 자체가 전극 조립체(10)의 측면을 폭 방향으로 권취하여 형성된다. 이를 위해 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 파우치 필름(135)과 전극 조립체(10)를 인접하게 위치시키고, 특히 파우치 필름(135)의 상방에 전극 조립체(10)를 안착시킨다.
그 후에, 이차 전지(1)의 길이 방향을 기준으로 적어도 하나의 일단에서는, 파우치 필름(135)의 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하며 실링된다. 그럼으로써, 전지 케이스(13)가 형성되고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)가 제조될 수 있다. 이차 전지(1)를 제조하는 방법에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(135)의 단면도이다.
전지 케이스(13)를 형성하기 위한 파우치 필름(135)은 가스 배리어층(Gas Barrier Layer, 1351), 표면 보호층(Surface Protection Layer, 1352) 및 실란트층(Sealant Layer, 1353)을 포함한다.
가스 배리어층(1351)은 전지 케이스(13)의 기계적 강도를 확보하고, 이차 전지(1) 외부의 가스 또는 수분 등의 출입을 차단하며, 전해액의 누수를 방지한다. 일반적으로 가스 배리어층(1351)은 금속을 포함하며 주로 알루미늄 박막(Al Foil)이 사용된다. 알루미늄은 소정 수준 이상의 기계적 강도를 확보할 수 있으면서도 무게가 가볍고 전극 조립체(10)와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 확보할 수 있다.
표면 보호층(1352)은 폴리머로 제조되고, 최외층에 위치하여 외부와의 마찰 및 충돌로부터 이차 전지(1)를 보호하면서, 전극 조립체(10)를 외부로부터 전기적으로 절연시킨다. 여기서 최외층이란, 상기 가스 배리어층(1351)을 기준으로 전극 조립체(10)가 위치하는 방향의 반대 방향으로, 외부를 향하는 방향을 말한다. 이러한 표면 보호층(1352)은 주로 내마모성 및 내열성을 가지는 나일론(Nylon) 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머가 사용된다. 그리고 표면 보호층(1352)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가지거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수도 있다.
실란트층(1353)은 폴리머로 제조되고, 최내층에 위치하여 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉한다. 상기와 같은 적층 구조의 파우치 필름(135)으로 전극 조립체(10)를 권취하고, 파우치 필름(135)의 적어도 하나의 일단에서 마주보는 제1 양면을 실링하면, 전극 조립체(10)가 수납된 전지 케이스(13)가 형성된다. 이 때, 실란트층(1353)은 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가져야 하며, 전해액과도 접촉하므로 내식성을 가져야 한다. 또한, 내부를 완전히 밀폐하여 내부 및 외부간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 가져야 한다. 즉, 실란트층(1353)끼리 접착된 실링부(133)는 우수한 열 접착 강도를 가져야 한다. 일반적으로 이러한 실란트층(1353)에는 주로 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 실란트층(1353)을 제조하는데 주로 사용된다. 나아가, 무연신 폴리프로필렌(Cated Polypropylene) 또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수도 있다. 또한, 실란트층(1353)은, 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 갖거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)를 권취하는 모습을 나타낸 사시도이다.
전극 조립체(10)를 파우치 필름(135)의 상방에 안착시킨 후, 파우치 필름(135)으로 상기 전극 조립체(10)의 측면을, 이차 전지(1)의 폭 방향으로 권취한다. 이 때 도 4에 도시된 바와 같이, 파우치 필름(135)의 일측단을, 전극 조립체(10)의 상방을 통과하며 타측단을 향하는 방향으로 이동시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 전극 조립체(10)와 파우치 필름(135)을 동시에, 이차 전지(1)의 폭 방향으로 회전시켜, 권취할 수도 있다. 즉, 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)의 측면을, 이차 전지(1)의 폭 방향으로 권취할 수 있다면, 다양한 방법을 사용할 수 있다.
한편, 파우치 필름(135)을 권취할 때, 전지 케이스(13) 내에 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 파우치 필름(135)을 전극 조립체(10)로부터 크게 권취한다면, 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13) 내에서 공간적으로 여유있게 수용되고, 파우치 필름(135)을 전극 조립체(10)로부터 여 작게 권취한다면, 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13) 내에서 밀착되어 수용된다. 따라서, 만약 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13) 내에서 밀착되어 수용된다면, 전지 케이스(13) 내에서 전극 조립체(10)의 이동이 최소화되므로, 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(135)의 권취가 완료된 모습을 나타낸 사시도이다.
파우치 필름(135)의 권취를 완료하면, 상기 파우치 필름(135)의 일측단과 타측단이 서로 인접한 위치에 배치되며, 이들을 서로 고정시킨다. 이를 위해, 파우치 필름(135)의 타측단은 상기 전극 조립체(10)에 접촉하고 일측단은 파우치 필름(135)의 타측단의 외면에 접착될 수 있다. 그러면, 일측단의 실란트층(1353)과 타측단의 표면 보호층(1352)이 서로 접착된다. 이 때, 상기 일측단과 타측단은, 그들 사이에 접착 물질이 도포되거나 접착 필름이 게재되어 접착될 수도 있고, 열과 압력을 받아 실링될 수도 있으며, 파우치 필름(135)의 내면 자체가 접착성을 가지는 물질을 포함할 수도 있는 등 제한되지 않고 다양한 방법으로 접착될 수 있다.
상기 파우치 필름(135)은, 이차 전지(1)의 길이 방향으로 길이를 측정하면, 전극 리드(12)를 제외한 전극 조립체(10)보다 길이가 더 길고, 전극 리드(12)를 포함한 전극 조립체(10)보다 길이가 더 짧다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치 필름(135)의 권취가 완료되면, 상기 길이 방향을 기준으로 한 파우치 필름(135)의 일단은, 상기 전극 탭과 전극 리드(12) 사이의 절연부(14)와 대응되는 위치에 배치된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(135)의 양 단에서, 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하며 실링된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이차 전지(1)의 길이 방향을 기준으로 한 파우치 필름(135)의 일단에서는, 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하여 실링된다. 여기서 제1 양 면(131)이란, 파우치 필름(135)이 권취하여 전극 조립체(10)의 양 면, 예를 들어 상면(1311) 및 하면(1312)을 각각 커버하는 두 면 중 일부를 지칭하며, 특히 이차 전지(1)의 길이 방향을 기준으로 파우치 필름(135)의 일단 또는 양단에 위치한 양 면을 지칭한다. 따라서, 제1 양 면(131)은 전극 조립체(10)를 사이에 두고 서로 마주보며 형성된다. 제1 양 면(131)은 전극 조립체(10)를 커버하는 면 전체를 지칭하는 것이 아니라 일부를 지칭하는 것이므로, 도 6에 도시된 바와 같이 이차 전지(1)의 길이 방향을 기준으로 한 파우치 필름(135)의 일단 또는 양단에서만 실링된다.
한편, 상기 실링되는 제1 양 면(131) 중 일부는 상기 절연부(14)를 사이에 두고 맞닿는다. 따라서, 절연부(14)는 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시키면서, 동시에 전극 리드(12)와 전지 케이스(13)를 서로 절연시킨다.
제1 양 면(131)의 일부가 서로 접하며 실링될 때, 상기 제1 양 면(131)은 서로 직접 맞닿으며 접할 수 있다. 이러한 경우에는, 제1 양 면(131)의 내면 자체가 접착성을 가지는 물질을 포함할 수도 있고, 또는 열 융착을 통해 제1 양 면(131)이 일시적으로 용융되었다가 다시 응고되면서 실링될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 양 면(131)은 서로 간접적으로 접할 수도 있다. 즉, 접착 물질이 도포되어, 별도의 접착층을 형성하고, 상기 제1 양 면(131)은 이러한 접착층을 통해 서로 접할 수도 있다.
이와 같은 방법을 통해, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 외면을 포위하는 전지 케이스(13)가 형성될 수 있다. 전지 케이스(13)는 파우치 필름(135)으로부터 형성되므로, 파우치 필름(135)의 특징을 그대로 포함한다. 즉 전지 케이스(13)도, 이차 전지(1)의 길이 방향으로 길이를 측정하면, 전극 리드(12)를 제외한 전극 조립체(10)보다 길이가 더 길고, 전극 리드(12)를 포함한 전극 조립체(10)보다 길이가 더 짧다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 리드(12)가 전지 케이스(13)의 외부로 돌출되어 형성된다. 그리고 상기 길이 방향을 기준으로 전지 케이스(13)의 일단에서는, 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하여 실링되어 있다.
이와 같이 이차 전지(1)를 제조하면, 종래에 비해 실링하는 횟수 및 시간이 감소하고, 별도로 컵부를 성형하는 시간을 절약할 수 있어, 경제성을 확보할 수 있다. 또한, 사용자가 파우치 필름(135)으로 권취하면서 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간의 크기를 조절할 수 있으므로, 전지 케이스(13) 내에서 전극 조립체(10)의 이동이 최소화되므로, 쇼트 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 상부 파우치와 하부 파우치를 서로 정확히 맞물려 실링할 필요가 없으므로, 이차 전지(1)의 전폭이 비대칭으로 형성되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)를 권취한 후, 개방된 양 단을 별도의 캡으로 커버하지 않고, 제1 양 면(131)이 직접 접하여 실링되므로, 이차 전지(1)의 제조 공정을 단순화 하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 필름(135)의 양 단에서, 제2 양 면(132)이 내측으로 삽입되는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 필름(135)의 양 단에서, 마주보는 제1 양 면(131)이 서로 접하며 실링된 모습을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는, 전지 케이스(13)의 양 단의 측부가 돌출된 형상을 가질 수 있다. 따라서, 이차 전지(1)의 부피가 증가하여, 복수의 이차 전지(1)들을 배열할 때 공간 효율성이 저하될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 양 면(131a)이 실링되기 전에, 제1 양 면(131a)과 이웃하는 제2 양 면(132)이 내측으로 삽입된다. 이하, 본 발명의 다른 실시예에 대한 내용을 설명하되, 상기 기술한 본 발명의 일 실시예에 대한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위함이며, 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
상기 제2 양 면(132)이란, 파우치 필름(135)이 권취하여 전극 조립체(10)의 양 면, 예를 들어 우측면 및 좌측면을 각각 커버하는 두 면 중 일부를 지칭하며, 특히 이차 전지(1a)의 길이 방향을 기준으로 파우치 필름(135)의 일단 또는 양단에 위치한 양 면을 지칭한다. 따라서, 제2 양 면(132)도 전극 조립체(10)를 사이에 두고 서로 마주보며 형성된다. 다만, 제1 양 면(131a)이 전극 조립체(10)의 폭 방향을 따라 형성된다면, 제 2 양 면은 전극 조립체(10)의 두께 방향을 따라 형성된다. 즉, 제1 양 면(131a)과 제2 양 면(132)은 서로 이웃하여 위치한다.
이러한 제1 양 면(131a)과 제2 양 면(132)은, 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)에 대한 권취를 완료하면 형성된다. 이 때, 전극 조립체(10)가 다면체 형상을 가지고, 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)의 형상을 따라 권취되어 모서리를 형성한다면, 제1 양 면(131a)과 제2 양 면(132)의 경계가 뚜렷할 수 있다. 그러나, 전극 조립체(10)가 곡면체 형상을 가지거나, 파우치 필름(135)이 전극 조립체(10)의 형상을 따라 권취되지 않는다면, 모서리가 형성되지 않고, 제1 양 면(131a)과 제2 양 면(132)의 경계가 모호할 수도 있다.
제1 양 면(131a)이 실링되기 전에, 제1 양 면(131a)과 이웃하는 제2 양 면(132)이 내측으로 삽입된다. 이 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 양 면(132)이 용이하게 삽입되기 위해, 제2 양 면(132)은 외측을 향해 절곡될 수 있다. 그리고 제2 양 면(132)이 내측으로 삽입된 상태에서, 제1 양 면(131a)이 제2 양 면(132)과 함께 실링되어 실링부(133a)를 형성한다. 이 때, 제2 양 면(132)도 전극 조립체(10)를 커버하는 면 전체를 지칭하는 것이 아니라 일부를 지칭하는 것이므로, 도 8에 도시된 바와 같이 이차 전지(1a)의 길이 방향을 기준으로 한 파우치 필름(135)의 일단 또는 양단에서만 실링된다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(1a)를 제조하면, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)보다, 전지 케이스(13)의 양 단의 측부가 돌출되지 않는다. 따라서, 이차 전지(1a)의 전체적인 부피가 감소하여, 공간 효율성을 확보할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13, 23: 전지 케이스 14: 절연부
231: 상부 파우치 232: 하부 파우치
233: 컵부 111: 양극 탭
112: 음극 탭 121: 양극 리드
122: 음극 리드 131: 제1 양 면
132: 제2 양 면 133: 실링부
135: 파우치 필름 1311: 상면
1312: 하면 1351: 가스 배리어층
1352: 표면 보호층 1353: 실란트층
2333: 수용 공간

Claims (6)

  1. 전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체의 외면을 포위하고, 길이 방향을 기준으로 적어도 하나의 일단에서는 마주보는 제1 양 면이 서로 접하여 실링되는 전지 케이스를 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스는,
    상기 길이 방향으로 측정한 길이가,
    상기 전극과 연결되는 전극 리드를 제외한 상기 전극 조립체보다 더 길고,
    상기 전극 리드를 포함한 상기 전극 조립체보다 더 짧은, 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 양 면은,
    상기 제1 양 면과 이웃하는 제2 양 면이 내측으로 삽입된 상태에서 실링되는, 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    전극 및 분리막이 적층되어 형성되는 전극 조립체의 측면을, 파우치 필름이 폭 방향으로 권취하는 권취 단계; 및
    길이 방향을 기준으로 상기 파우치 필름의 적어도 하나의 일단에서, 마주보는 제1 양 면을 서로 접하여 실링하는 실링 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파우치 필름은,
    상기 길이 방향으로 측정한 길이가,
    상기 전극과 연결되는 전극 리드를 제외한 상기 전극 조립체보다 더 길고,
    상기 전극 리드를 포함한 상기 전극 조립체보다 더 짧은, 이차 전지 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 실링 단계에 있어서,
    상기 제1 양 면과 이웃하는 제2 양 면을 내측으로 삽입한 상태에서, 상기 제1 양 면을 실링하는, 이차 전지 제조 방법
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