KR20190142973A - Secondary battery and secondary-battery-module - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a secondary battery in which an electrode assembly is inserted into a pouch. The secondary battery comprises: an electrode assembly having one or more recessed grooves formed by cutting or digging a part of a surface thereof; and a pouch accommodating the electrode assembly inside and having a mounting groove formed on a surface thereof by corresponding to a shape of the electrode assembly. Moreover, the present invention provides a secondary battery module which is configured to stack the plurality of secondary batteries.

Description

이차전지 및 이차전지모듈{Secondary battery and secondary-battery-module}Secondary battery and secondary battery module {Secondary battery and secondary-battery-module}

본 발명은 냉각판이 외부에 용이하게 결합되거나 내장될 수 있는 이차전지와 상기 이차전지들 복수 개가 적층되어 구성되는 이차전지모듈에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전극조립체의 표면에 일부분이 절개되거나 파여져 패인홈이 형성되고 상기 패인홈에 냉각판이 결합될 수 있는 이차전지 및 이차전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery module in which a plurality of the secondary batteries and a secondary battery which may be easily coupled or embedded in an external cooling plate are stacked, and more particularly, a part of the electrode assembly is cut or cut into the surface of the electrode assembly. The present invention relates to a secondary battery and a secondary battery module in which a groove is formed and a cooling plate may be coupled to the groove.

휴대 기기 및 전기 자동차 분야 등에서 고효율 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러한 이차전지 중에서도 에너지 밀도가 높고 상대적으로 고전압을 유지할 수 있으며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있으며 성능향상을 위한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.In the field of portable devices and electric vehicles, the demand for high efficiency secondary batteries is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density, relatively high voltage, and low self discharge rate are commercially used and widely used, and research and development for improving performance are being actively performed.

이차전지는 캔, 파우치 등과 같은 케이스 내에 전극조립체와 전해질이 내장되는 구조를 갖는다. 전극조립체는 양극, 분리막, 음극이 반복 적층된 구조를 갖되, 일반적으로 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태에서 둘둘 말아져 케이스 내에 내장되는 권취형, 일정한 크기로 양극, 분리막, 음극이 절단된 상태에서 적층이 이루어지는 스택(적층형)으로 구분될 수 있다.The secondary battery has a structure in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a case such as a can or a pouch. The electrode assembly has a structure in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are repeatedly stacked, but in general, the electrode, the separator, and the negative electrode are rolled up in a stacked state to be embedded in a case. In the stacking may be divided into (stacked).

상기 권취형 전극조립체는 나선형으로 감겨지는 구조상, 원통형 전지에는 탑재가 적합한 반면에 각형 또는 파우치형 전지에는 공간 활용도에 있어서 불리하고, 반대로 스택형 전극조립체는 전극과 분리막 절단 시 크기 조절이 가능하므로 케이스에 맞는 각형태를 얻기 용이하나 제조과정이 상대적으로 복잡해지고 외부 충격에 상대적으로 취약한 단점이 있다. 그리고, 권취형과 스택형의 장점을 취합하도록 양극/분리막/음극의 적층구조를 갖되 최상단과 최하단에 적층된 전극이 서로 같은 바이셀 및/또는 양극/분리막/음극의 적층구조를 갖되 최상단과 최하단에 적층된 전극이 다른 같은 모노셀을 적절한 크기의 단위셀로 제조한 후, 상기 단위셀을 폴딩분리막 위에 간격을 두고 나열한 다음에 상기 폴딩분리막을 폴딩하여 전극조립체를 제조하는 스택앤폴딩(Stack&Folding) 공정이 개발된 바 있다.The wound electrode assembly has a spirally wound structure, which is suitable for mounting on a cylindrical battery, while disadvantageous in space utilization for a square or pouch type battery. On the contrary, the stacked electrode assembly can be sized when the electrode and the separator are cut. It is easy to obtain an angular shape that is suitable for the manufacturing process, but the manufacturing process is relatively complicated and relatively vulnerable to external impact. In order to combine the advantages of the winding type and the stacking type, the stacked structure of the anode / separator / cathode is formed, and the electrodes stacked on the top and the bottom thereof have the same bi-cell and / or the stack structure of the anode / separator / cathode. After stacking the same monocells having different electrodes stacked in unit cells of appropriate size, the unit cells are arranged at intervals on the folding separator, and then the folding separator is folded to produce an electrode assembly. Processes have been developed.

한편, 차량에서는 휴대용 기기 보다 수천배 이상의 전력이 요구된다. 따라서, 이차전지(1)는 도 1 에 도시된 바와 같이 복수 개가 결합되어 이차전지모듈(3)을 구성하고 상기 이차전지모듈(3)이 여러 개 묶인 이차전지팩이 차량에 탑재된다. On the other hand, vehicles require thousands of times more power than portable devices. Therefore, as shown in FIG. 1, a plurality of secondary batteries 1 are combined to form a secondary battery module 3, and a secondary battery pack including a plurality of secondary battery modules 3 is mounted in a vehicle.

즉, 차량에 탑재되는 이차전지에 있어, 이차전지는 양극, 분리막, 음극이 적층된 전극조립체가 파우치(케이스) 내에 장착된 기본 단위체를 일컬으며, 이차전지모듈은 외부충격과 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 갯수의 이차전지들이 묶여 프레임에 장착된 조립체를 의미하고, 이차전지팩은 차량에 탑재되는 배터리시스템의 최종단위로써 복수개의 이차전지모듈들과 제어장치 및 보호장치 등이 결합된 결합체를 의미한다.That is, in a secondary battery mounted in a vehicle, the secondary battery refers to a basic unit in which an electrode assembly in which a cathode, a separator, and a cathode are stacked is mounted in a pouch (case), and a secondary battery module protects against external shock and vibration. The secondary battery pack refers to an assembly in which a certain number of secondary batteries are bundled and mounted in a frame, and a secondary battery pack is a final unit of a battery system mounted on a vehicle, and refers to a combination of a plurality of secondary battery modules, a control device, and a protection device. do.

그리고, 이차전지모듈을 구성하는 이차전지는 파우치 내에 전극조립체 및 전해액이 내장된 구조를 갖되 상기 파우치의 양측면은 평탄한 판모양으로 형성되고 여러 개가 고정장치(ex. 금속 또는 합성수지재 틀 또는 프레임 등)에 의해 도 1 에 도시된 바와 같이 적층된 상태로 고정된다. 아울러, 상기 이차전지모듈(3)은 이차전지들(1) 뿐만아니라 상기 이차전지들(1)의 충방전 동안에 발생하는 열을 냉각시키기 위해 상기 이차전지의 사이 사이에 플레이트들(2)이 삽입되는 구조를 갖는다. 상기 플레이트들(2)은 이차전지모듈(3)의 설계에 따라 이차전지들(1)의 측면에 배치되기도 한다.The secondary battery constituting the secondary battery module has a structure in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a pouch, and both sides of the pouch are formed in a flat plate shape, and a plurality of fixing devices (eg, a metal or a synthetic resin frame or frame) are provided. By the fixed state in a stacked state as shown in FIG. In addition, the secondary battery module 3 has not only the secondary batteries 1 but also plates 2 inserted between the secondary batteries to cool the heat generated during charging and discharging of the secondary batteries 1. It has a structure. The plates 2 may be disposed on side surfaces of the secondary batteries 1 according to the design of the secondary battery module 3.

하지만, 위와 같은 종래의 이차전지모듈의 구조는 각 이차전지의 온도 변화에 즉각적인 대응이 어렵고, 한정된 이차전지모듈의 내부 공간의 낭비가 발생하게 된다. 아울러, 개별 이차전지의 온도 상승을 억제할 수 없으므로(즉, 플레이트와 밀착된 이차전지만 냉각되므로) 냉각되지 못한 이차전지들은 수명 및 내구성에 악영향을 받을 수 있는 문제가 있다. 아울러, 상기 플레이트들(2)은 이차전지들(1)과 맞닿기만한 상태에서 프레임 등에 의해 결속된 상태이므로 외부 충격에 의해 프레임이 이탈하면 결속이 해제될 수 있었다.However, in the structure of the conventional secondary battery module as described above, it is difficult to immediately respond to the temperature change of each secondary battery, and waste of internal space of the limited secondary battery module occurs. In addition, since the temperature rise of the individual secondary batteries cannot be suppressed (that is, only the secondary batteries in close contact with the plates are cooled), the secondary batteries that are not cooled have a problem that may be adversely affected in life and durability. In addition, since the plates 2 are bound by a frame or the like in contact with the secondary batteries 1, when the frames are separated by an external impact, the bindings may be released.

따라서, 본 발명은 이차전지모듈을 구성하도록 복수개가 적층되어도 개별적으로 냉각이 이루어질 수 있고 내부 공간의 낭비를 억제할 수 있고 이웃하는 이차전지들 간의 체결력이 증대될 수 있는 이차전지 및 상기 이차전지들로 구성된 이차전지모듈을 제공하는 것에 주목적이 있다.Thus, the present invention can be cooled even if a plurality of stacked to constitute a secondary battery module, the secondary battery and the secondary batteries that can be cooled individually, can suppress the waste of the internal space and the tightening force between neighboring secondary batteries can be increased It is a main object to provide a secondary battery module consisting of.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파우치 내에 전극조립체가 삽입되는 이차전지에 있어서, 표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈을 하나 이상 구비하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 내부에 수용하며 상기 전극조립체의 형상에 대응하여 표면에 안착홈이 형성되는 파우치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery including an electrode assembly inserted into a pouch, the electrode assembly including one or more grooves formed by cutting or digging a portion of a surface thereof; And a pouch accommodating the electrode assembly therein and having a mounting groove formed on a surface thereof corresponding to the shape of the electrode assembly.

또한, 본 발명의 이차전지는 상기 파우치의 외부표면에 결합되어 전극조립체에 발생하는 열을 냉각시키는 냉각판을 포함한다.In addition, the secondary battery of the present invention includes a cooling plate coupled to the outer surface of the pouch to cool the heat generated in the electrode assembly.

상기 냉각판은 파우치의 일면을 덮는 판 모양을 갖되 일측면에 안착홈에 끼워지는 돌기부를 구비하며, 파우치에 결합됐을 때 냉각판의 노출면들은 평탄면으로 형성될 수 있다. The cooling plate has a plate shape covering one surface of the pouch, and has a protrusion fitted to a seating groove on one side thereof, and when exposed to the pouch, the exposed surfaces of the cooling plate may be formed as flat surfaces.

이때, 상기 냉각판은 돌기부가 안착홈에 끼워지도록 파우치의 양측면 각각에 결합되고, 서로 평행을 이룬다.At this time, the cooling plate is coupled to each of both sides of the pouch so that the protrusions are fitted into the mounting groove, and are parallel to each other.

또는, 상기 냉각판은 안착홈을 메우는 모양으로 형성되며, 파우치에 결합됐을 때 상기 파우치의 표면을 평탄면으로 만들도록 구성될 수도 있다.Alternatively, the cooling plate may be formed to fill a seating groove, and may be configured to make the surface of the pouch flat when coupled to the pouch.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는, 표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈을 하나 이상 구비하는 전극조립체; 상기 패인홈의 모양에 맞춰 끼워지는 돌기부를 갖고 상기 전극조립체에 적층되는 냉각판; 및 상기 냉각판이 결합된 전극조립체를 내부에 수용하는 파우치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary battery according to another embodiment of the present invention, the electrode assembly having one or more grooves formed by cutting or digging a portion of the surface; A cooling plate stacked on the electrode assembly with a protrusion fitted to fit the shape of the groove; And a pouch accommodating the electrode assembly coupled to the cooling plate therein.

상기 전극조립체는 한개의 파우치 내에 두 개 이상이 내장될 수 있고 이때, 상기 냉각판은 두 장 이상이 적층될 수 있고, 적어도 하나는 상기 전극조립체들 사이에 위치한다.Two or more electrode assemblies may be embedded in one pouch, and two or more of the cooling plates may be stacked, and at least one of the electrode assemblies may be disposed between the electrode assemblies.

아울러, 본 발명에서 상기 전극조립체는 펼쳐진 폴딩분리막 위에 바이셀이 하나씩 안착된 후 폴딩되어 바이셀들의 적층이 이뤄지도록 제조되되, 최외각층에 위치하게 되는 바이셀들의 표면 일부분이 절개되어 패인홈이 형성된다.In addition, in the present invention, the electrode assembly is manufactured so that the bicells are seated on the unfolded folding separator one by one, and then folded to form a stack of bicells, and a portion of the surface of the bicells positioned in the outermost layer is cut to form a recessed groove. do.

이때, 최외각층에 위치하게 되는 바이셀은 상대적으로 길이가 짧은 두 개의 단축변과 상대적으로 길이가 긴 두 개의 장축변을 갖는 사각판 모양을 가지며, 상기 패인홈은 장축변의 일부분이 파인 모양을 갖도록 형성되되 양측의 장축변에서 대칭을 이루는 모양으로 형성된다.At this time, the bi-cell is located in the outermost layer has a rectangular plate shape having two relatively short axis side and two long axis side, the relatively long length, so that the groove is a part of the long axis side to have a hollow shape. It is formed in a shape symmetrical from the long axis side of both sides.

또한, 이와 같이 구성된 이차전지들은 서로 간에 전기적으로 연결상태로 복수개가 적층되어 이차전지모듈을 구성할 수 있다.In addition, a plurality of secondary batteries configured as described above may be stacked in a plurality of electrically connected states to form a secondary battery module.

상술한 바와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명의 이차전지는 파우치의 표면에 안착홈이 형성됨에 따라 냉각판 및 고정핀 등을 추가적으로 장착할 수 있다. 즉, 상기 안착홈을 매우도록 또는 안착홈에 끼워져 고정되도록 냉각판이 이차전지에 개별적으로 결합되어 개별 이차전지 모두를 동시에 냉각시킬 수 있다. 그리고, 상기 안착홈에 고정핀 등이 결합되는 경우에는 이웃하는 이차전지들 사이의 체결력을 증가시켜 외부 충격에 의해 이탈 또는 분리 등을 방지할 수 있다. 특히, 주로 차량에 탑재되는 이차전지모듈의 특성상 차량사고 등에 의한 외부 충격에 대한 강건성이 확보되면 개별 이차전지의 파손에 의해 2차 파손 위험성을 더욱 낮출 수 있을 것이다.The secondary battery of the present invention having the technical features as described above may further be equipped with a cooling plate and a fixing pin as the mounting groove is formed on the surface of the pouch. That is, the cooling plates may be individually coupled to the secondary batteries to fix the seating grooves or to be fixed to the seating grooves, thereby simultaneously cooling both individual secondary batteries. In addition, when a fixing pin is coupled to the seating groove, the fastening force between neighboring secondary batteries may be increased to prevent separation or separation due to external impact. In particular, if the robustness against external impact due to a vehicle accident is secured due to the characteristics of the secondary battery module mainly mounted on a vehicle, the risk of secondary damage may be further lowered due to the breakdown of individual secondary batteries.

아울러, 상기 안착홈에 결합되는 냉각판은 판 모양 또는 안착홈을 메우는 모양으로 형성되어 이차전지모듈의 요구되는 두께 또는 냉각 성능에 따라 선택될 수 있다. 또한, 상기 냉각판은 안착홈을 메우는 모양으로 형성될 때, 이웃하는 이차전지 중 한 곳의 안착홈만 메우는 모양으로 형성되거나 이웃하는 이차전지 모두의 안착홈에 동시에 끼워지는 모양으로 형성될 수도 있을 것이다.In addition, the cooling plate coupled to the seating groove is formed in the shape of a plate or a seating groove can be selected according to the required thickness or cooling performance of the secondary battery module. In addition, when the cooling plate is formed in the shape of filling the seating groove, it may be formed in the shape of filling only the seating groove of one of the neighboring secondary batteries or to be inserted into the seating grooves of all the neighboring secondary batteries at the same time. will be.

그리고, 본 발명에서는 냉각판의 돌기부가 전극조립체의 패인홈에 직접 결합되고 냉각판이 파우치에 내장되는 구성을 추가적으로 제공함으로써, 상기 냉각판은 파우치를 통하지 않고 전극조립체에 직접적으로 접촉하여 냉각성능을 더욱 향상시킬 수도 있다.In addition, the present invention further provides a configuration in which the protrusion of the cooling plate is directly coupled to the groove of the electrode assembly and the cooling plate is embedded in the pouch, so that the cooling plate directly contacts the electrode assembly without passing through the pouch to further improve cooling performance. You can also improve.

이와 같이 구성된 이차전지들이 서로 간에 전기적으로 연결상태로 복수개가 적층되어 구성된 이차전지모듈은 종래 구조 대비 냉각효율과 구조적 강건성을 더욱 향상시킬 수 있다.A secondary battery module having a plurality of secondary batteries configured as described above electrically stacked with each other may be further improved in cooling efficiency and structural robustness compared to conventional structures.

도 1 은 종래의 이차전지들이 결합되어 이차전지모듈을 구성하되 프레임을 포함한 결속장치들이 제거된 상태를 도시한 사시도.
도 2 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 전극조립체가 폴딩되기 전의 모습이 도시된 사시도.
도 3 은 도 2 의 상태에서 폴딩이 이루어진 전극조립체의 모습이 도시된 평면도.
도 4 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 전극조립체의 외부에 파우치가 결합되기 전의 모습이 도시된 측방향 단면도.
도 5a 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 파우치 내부에 전극조립체가 장착된 후, 상기 파우치의 안착홈을 메우도록 냉각판이 결합되기 전의 모습이 도시된 측방향 단면도.
도 5b 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 파우치에 형성된 안착홈을 냉각판이 메우도록 결합된 모습이 도시된 사시도.
도 6a 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 파우치 내부에 전극조립체가 장착된 후, 상기 파우치의 외부에 판 형상의 냉각판이 결합되기 전의 모습이 도시된 측방향 단면도.
도 6b 는 본 발명 실시예1에 따른 이차전지의 파우치 상면과 하면을 덮도록 냉각판이 결합된 모습이 도시된 사시도.
도 7 은 본 발명 실시예2에 따른 이차전지의 전극조립체가 냉각판과 함께 파우치에 내장되기 전의 모습이 도시된 측방향 단면도.
도 8 은 본 발명 실시예2에 따른 이차전지의 전극조립체가 냉각판과 함께 파우치에 내장된 모습이 도시된 측방향 단면도.
도 9 는 복수 개의 전극조립체와 복수 개의 냉각판이 결합된 상태에서 하나의 파우치에 내장된 모습이 도시된 측방향 단면도.1 is a perspective view showing a state in which the conventional secondary batteries are combined to form a secondary battery module, but the binding devices including the frame are removed.
2 is a perspective view showing a state before folding the electrode assembly of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a state of the folding electrode assembly made in the state of FIG.
Figure 4 is a side cross-sectional view showing a state before the pouch is coupled to the outside of the electrode assembly of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5a is a side cross-sectional view showing a state before the cooling plate is coupled to fill the mounting groove of the pouch after the electrode assembly is mounted inside the pouch of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
5B is a perspective view showing a state in which a cooling plate is coupled to a seating groove formed in a pouch of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention;
Figure 6a is a side cross-sectional view showing a state before the electrode assembly is mounted in the pouch of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention, before the plate-like cooling plate is coupled to the outside of the pouch.
Figure 6b is a perspective view showing a state in which the cooling plate is coupled to cover the upper and lower surfaces of the pouch of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
Figure 7 is a side cross-sectional view showing a state before the electrode assembly of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention is embedded in the pouch with the cooling plate.
8 is a side cross-sectional view showing an electrode assembly of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention embedded in a pouch together with a cooling plate;
FIG. 9 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a plurality of electrode assemblies and a plurality of cooling plates are embedded in one pouch; FIG.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Also, the terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.

본 발명은 냉각판(30, 40)이 외부에 용이하게 결합되거나 내부에 내장될 수 있는 이차전지와 상기 이차전지들 복수 개가 적층되어 구성되는 이차전지모듈에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.The present invention relates to a secondary battery that can be easily coupled to the cooling plate (30, 40) or to be embedded therein and a secondary battery module configured by stacking a plurality of secondary batteries, hereinafter with reference to the accompanying drawings With reference to the embodiments of the present invention will be described in more detail.

실시예1Example 1

본 발명의 실시예1에 따른 이차전지는 파우치(20)의 외부에 냉각판(30, 40)이 용이하게 결합될 수 있는 구성을 갖는다. 즉, 전극조립체(10)의 표면에 일부분이 절개되거나 파여져 패인홈(14)이 형성되되, 상기 전극조립체(10)가 파우치(20)에 내장되면 상기 파우치(20)에는 패인홈(14)에 대응하여 안착홈(21)이 형성되고 상기 냉각판(30, 40)은 안착홈(21)에 결합되는 구성을 갖는다.Secondary battery according to the first embodiment of the present invention has a configuration that the cooling plate 30, 40 can be easily coupled to the outside of the pouch 20. That is, a portion of the electrode assembly 10 is cut or excavated to form a recessed groove 14. When the electrode assembly 10 is embedded in the pouch 20, the pouch 20 includes a recessed groove 14. Correspondingly, a seating groove 21 is formed and the cooling plates 30 and 40 have a configuration that is coupled to the seating groove 21.

본 발명에 따른 이차전지에서 전극조립체(10)는 상면과 하면 중 적어도 어느 한 곳 바람직하게는 두 곳 모두에는 표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈(14)이 하나 이상 형성된다.In the secondary battery according to the present invention, the electrode assembly 10 has at least one of an upper surface and a lower surface, and preferably, at both places, one or more recessed grooves 14 formed by cutting or digging part of the surface are formed.

종래의 공지된 여러 제조 방식들로도 제조가 가능할 것이나, 폴딩분리막(11) 위에 바이셀들을 하나씩 올려놓은 후, 각 바이셀들을 순차적으로 폴딩하여 제조하는 스택앤폴딩(Stack and Folding) 방식으로 설명하면, 도 2 에 도시된 바와 같이 (종래 구조와 마찬가지로) 폴딩분리막(11)의 길이방향을 따라 복수개의 바이셀들(12, 13a, 13b)을 놓려놓은 후 순차적으로 폴딩하여 제조되는 과정은 종래와 동일하되, 본 발명에서는 폴딩이 완료됐을 때 전극조립체(10)의 최상층에 놓이는 바이셀(13a)과 최하층에 놓이는 바이셀(13b)은 사전에 미리 펀칭(punching)이 이루어져 폭방향을 따라 전체적으로 또는 부분적으로 패인 상태에서 안착된다. 또는, 제조 공정에 따라 종래와 동일한 방식으로 폴딩분리막(11) 위에 바이셀들이 놓인 상태에서 폴딩이 이루어지기 전에 최상층에 놓이는 바이셀(13a)과 최하층에 놓이는 바이셀(13b)을 펀칭한 후에 제조하는 방식도 가능할 것이다.It will be possible to manufacture in a number of conventionally known manufacturing methods, but by stacking and folding (by stacking and folding) method of placing each of the bicells on the folding separation membrane 11 one by one, then sequentially folding each bicell, As shown in FIG. 2, the process of fabricating by sequentially folding the plurality of bicells 12, 13a, and 13b in the longitudinal direction of the folding separation membrane 11 (similar to the conventional structure) is performed in the same manner as in the related art. However, in the present invention, when the folding is completed, the bi-cell 13a placed on the top layer of the electrode assembly 10 and the bi-cell 13b placed on the bottom layer are previously punched in advance or partially along the width direction. It is seated in the recessed state. Alternatively, according to the manufacturing process, after punching the bicell 13a placed on the top layer and the bicell 13b placed on the bottom layer before the folding is performed in the state in which the bicells are placed on the folding separator 11 in the same manner as in the prior art, the manufacture is performed. It would be possible to do that.

즉, 본 발명에서 상기 전극조립체(10)는 펼쳐진 폴딩분리막(11) 위에 바이셀들(12, 13a, 13b)이 하나씩 안착된 후 폴딩되어 바이셀들(12, 13a, 13b)의 적층이 이뤄지도록 제조되되, 최외각층에 위치하게 되는 바이셀들(13a, 13b)의 표면 일부분이 절개되어 패인홈(14)이 형성된다. 이때, 상기 전극조립체(10)는 통상의 구조와 같이 직사각형 형태를 가지므로, 최외각층에 위치하게 되는 바이셀(13a, 13b)은 상대적으로 길이가 짧은 두 개의 단축변과 상대적으로 길이가 긴 두 개의 장축변을 갖는 사각판 모양을 가지며(도 3 참조), 상기 패인홈(14)은 장축변의 일부분이 파인 모양을 갖도록 형성되되 양측의 장축변에서 대칭을 이루는 모양으로 형성된다.That is, in the present invention, the electrode assembly 10 is folded on the unfolded folding separation membrane 11 and the bicells 12, 13a, and 13b are seated one by one, and then the bicells 12, 13a and 13b are stacked. It is manufactured so that a portion of the surface of the bi-cells (13a, 13b) to be located in the outermost layer is cut off to form a recessed groove (14). In this case, since the electrode assembly 10 has a rectangular shape as in a conventional structure, the bicells 13a and 13b positioned in the outermost layer have two shorter lengths and two relatively longer lengths. It has a rectangular plate shape having four long axis sides (see Fig. 3), the groove 14 is formed so that a portion of the long axis side has a fine shape is formed in a shape symmetrical in the long axis side of both sides.

위와 같이 제조된 전극조립체(10)는 도 3 내지 5a 에 도시된 바와 같이, 상면과 하면 각각의 표면에 일정 깊이로 패인 패인홈(14)이 형성되며, 파우치(20) 내에 내장된다. 참고로, 상기 파우치(20)는 도면에서는 내부 구조가 더 명확히 나타날 수 있게 상측부분(20a)과 하측부분(20b)이 분리되는 것으로 도시되었으나, 분리되지 않고 일부분이 개구된 형태를 가질 수 있다.As shown in FIGS. 3 to 5a, the electrode assembly 10 manufactured as described above is formed with a recessed groove 14 formed at a predetermined depth on each of the upper and lower surfaces thereof, and is embedded in the pouch 20. For reference, the pouch 20 is illustrated as the upper portion 20a and the lower portion 20b are separated from each other so that the internal structure can be more clearly shown, but may have a form in which a portion is opened without being separated.

따라서, 상기 파우치(20)는 전극조립체(10)를 내부에 수용하되, 전극조립체(10)의 패인홈(14)의 형상에 대응하여 표면에 안착홈(21)이 형성된다. 즉, 상기 파우치(20)는 패인홈(14)의 패인 깊이만큼 표면이 패여져 안착홈(21)이 형성되며, 상기 안착홈(21)이 형성됨에 따라 반대쪽 면(전극조립체와 마주하는 면)에서 돌출된 부분은 전극조립체(10)의 패인홈(14)에 끼워진다.Therefore, the pouch 20 accommodates the electrode assembly 10 therein, but the mounting groove 21 is formed on the surface corresponding to the shape of the recessed groove 14 of the electrode assembly 10. That is, the pouch 20 has a recessed surface formed by the depth of the recessed groove 14, and the seating groove 21 is formed, and the opposite side (the face facing the electrode assembly) is formed as the seating groove 21 is formed. Protruding portion is fitted in the groove 14 of the electrode assembly (10).

그러므로, 위와 같이 파우치(20) 표면에 안착홈(21)이 형성된 이차전지는 복수개가 적층되고 전기적으로 연결되어 이차전지모듈을 구성할 때, 상기 안착홈(21)에 냉각판(30, 40) 및/또는 이웃하는 이차전지들을 결속시키는 고정핀(미도시) 등을 추가적으로 장착하여 체결강도나 냉각성능을 더욱 증대 시킬 수 있다. 가령, 상기 안착홈(21) 중 일부는 이웃하는 이차전지와 체결력을 증대시키도록 고정핀이 끼워지고 안착홈(21)의 나머지에는 냉각판(30)이 끼워지면 냉각성능 및 체결력 모두를 증대시킬 수 있을 것이다. 특히, 주로 차량에 탑재되는 이차전지모듈의 특성상 차량사고 등에 의한 외부 충격에 대한 강건성이 확보되면 개별 이차전지의 파손에 의해 2차 파손 위험성을 더욱 낮출 수 있을 것이다.Therefore, as described above, the secondary battery in which the mounting grooves 21 are formed on the surface of the pouch 20 has a plurality of stacked and electrically connected to form the secondary battery module, and the cooling plates 30 and 40 in the mounting grooves 21. And / or additionally mounting pins (not shown) for binding neighboring secondary batteries to further increase fastening strength or cooling performance. For example, some of the seating grooves 21 may increase both the cooling performance and the fastening force when the fixing pin is inserted to increase the fastening force with a neighboring secondary battery and the cooling plate 30 is inserted in the rest of the seating grooves 21. Could be. In particular, if the robustness against external impact due to a vehicle accident is secured due to the characteristics of the secondary battery module mainly mounted on a vehicle, the risk of secondary damage may be further lowered due to the breakdown of individual secondary batteries.

아울러, 이 실시예에서는 상기 파우치(20)의 외부표면에 결합되어 전극조립체에 발생하는 열을 냉각시키는 냉각판이 추가적으로 제공되되, 상기 냉각판은 여러 모양을 가질 수 있다. In addition, in this embodiment is provided with a cooling plate coupled to the outer surface of the pouch 20 to cool the heat generated in the electrode assembly, the cooling plate may have a variety of shapes.

즉, 도 5a 와 도 5b 에 도시된 바와 같이, 상기 냉각판(30)은 안착홈(21)을 메우는 모양으로 형성될 수 있고, 도 6a 와 도 6b 에 도시된 바와 같이, 냉각판(40)은 파우치(20)의 일면을 덮는 판 모양을 갖되 일측면에 안착홈(21)에 끼워지는 돌기부(41)를 구비할 수도 있다. 이때, 어떠한 형상을 갖던지 간에 복수개로 적층되는 구조가 가능하도록 상기 냉각판(40)은 파우치(20)에 결합됐을 때 노출면들이 평탄면을 이루게 구성되는 것이 바람직하다.That is, as illustrated in FIGS. 5A and 5B, the cooling plate 30 may be formed to fill the seating groove 21, and as shown in FIGS. 6A and 6B, the cooling plate 40 may be formed. The silver may have a plate shape covering one surface of the pouch 20, but may include a protrusion 41 fitted into the seating groove 21 on one side thereof. In this case, the cooling plate 40 is preferably configured to form a flat surface when the cooling plate 40 is coupled to the pouch 20 so that a plurality of stacked structures may have any shape.

실시예2Example 2

아울러, 본 발명의 실시예2에 따른 이차전지는 냉각판(40)이 파우치(50: 50a, 50b) 내에 내장된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 냉각판(40)이 파우치(50)에 내장됨에 따라 개별 이차전지들은 외부의 충격으로부터 더 큰 지지력을 가질 수 있다. 즉, 전극조립체(10)가 휘어지거나 뾰족한 물체가 침투했을 때 관통되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the secondary battery according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the cooling plate 40 has a structure embedded in the pouches 50: 50a and 50b. As the cooling plate 40 is embedded in the pouch 50, individual secondary batteries may have greater bearing capacity from external shock. That is, the electrode assembly 10 may be prevented from penetrating when the electrode assembly 10 is bent or a sharp object penetrates.

도 7 에 도시된 바와 같이 이 실시예에서도, 상기 전극조립체(10)는 표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈(14)을 하나 이상 구비하는 구조를 갖되, 이전 실시예와는 다르게 냉각판(40)이 결합된 상태로 파우치(20)에 내장된다.In this embodiment, as shown in FIG. 7, the electrode assembly 10 has a structure including one or more recessed grooves 14 formed by cutting or digging a part of a surface thereof, unlike the previous embodiment. 40 is embedded in the pouch 20 in a coupled state.

상기 냉각판(40)은 이전 실시예의 냉각판(도 6a, 6b 에 도시된 구조 참조)과 동일하게 일측면은 전극조립체(10)의 패인홈(14)에 끼워지도록 돌기부(41)가 돌출되고 타측면은 평탄면으로 구성된다(다만, 후술되는 바와 같이 두 개의 전극조립체들 사이에 삽입되는 냉각판은 각각의 전극조립체의 패인홈들에 끼워지도록 양측면 각각에 돌기부가 형성될 수 있다). The cooling plate 40 is the same as the cooling plate of the previous embodiment (refer to the structure shown in Figure 6a, 6b), one side protruding portion 41 is projected so as to fit in the groove 14 of the electrode assembly 10 The other side is composed of a flat surface (however, as described below, a cooling plate inserted between two electrode assemblies may have protrusions formed on each of both sides thereof so as to fit into the grooves of the respective electrode assemblies).

이 실시예에서, 파우치(50)는 냉각판(40)이 결합된 전극조립체(10)를 내부에 수용하되 안착홈이 반드시 형성될 필요는 없다. 다만, (도시되지는 않았으나) 상기 냉각판(40)에 전극조립체(10)의 패인홈(14)과 같은 홈이 추가적으로 형성되면 파우치에도 안착홈이 선택적으로 형성될 수도 있을 것이다. 이 경우에는 파우치(50)의 내부와 외부 모두에 냉각판이 장착될 수 있으므로 냉각성능을 더욱 높일 수 있을 것이며 보다 강건한 구조를 가질 수 있을 것이다.In this embodiment, the pouch 50 accommodates the electrode assembly 10 to which the cooling plate 40 is coupled, but the mounting groove does not necessarily need to be formed. However, if not shown (not shown) the groove is formed in the cooling plate 40, such as the groove 14 of the electrode assembly 10 additionally the mounting groove may be selectively formed in the pouch. In this case, since the cooling plate may be mounted on both the inside and the outside of the pouch 50, the cooling performance may be further increased, and the structure may be more robust.

한편, 이 실시예에서 상기 전극조립체(10)는 한개의 파우치(50) 내에 도 8 과 같이 한개가 내장될 수도 있고 도 9 와 같이 두 개 이상이 내장될 수 있다. 전극조립체(10)가 두 개 이상이 내장되는 경우에 상기 냉각판(40)은 이웃하는 전극조립체들(10) 사이에 배치되어 상기 전극조립체들(10)을 전기적으로 분리시키는 분리(또는 설계에 따라 전기적으로 연결)하는 기능을 할 수 있다. 이 경우에는 이차전지 두 개와 동일한 용량을 제공하되 파우치(50) 한개의 두께만큼 두께를 줄일 수 있으므로 보다 컴팩트하게 이차전지모듈을 구성할 수 있을 것이다.Meanwhile, in this embodiment, one electrode assembly 10 may be built in one pouch 50 as shown in FIG. 8 or two or more as shown in FIG. 9. In the case where two or more electrode assemblies 10 are embedded, the cooling plate 40 is disposed between neighboring electrode assemblies 10 to electrically separate the electrode assemblies 10 from each other. Electrical connection accordingly). In this case, the same capacity as the two secondary batteries may be provided, but the thickness of the pouch 50 may be reduced by one thickness, thereby making the secondary battery module more compact.

위와 같은 구성을 갖는 이차전지들은 복수 개가 서로 간에 전기적으로 연결상태로 적층되어 냉각성능 및 서로 간의 체결력이 더욱 향상된 이차전지모듈을 제공한다. 가령, 이와 같은 이차전지모듈은 차량사고 등에 의한 외부 충격에 대한 강건성을 확보하여 2차 파손 위험성을 더욱 낮출 수 있을 것이다.The secondary batteries having the above configuration are stacked in a plurality of electrically connected to each other to provide a secondary battery module with improved cooling performance and fastening force between each other. For example, such a secondary battery module may further lower the risk of secondary damage by securing robustness against external impacts due to a vehicle accident.

또한, 본 발명에서는 안착홈(21)에 결합되는 냉각판(30, 40)은 판 모양 또는 안착홈(21)을 메우는 모양으로 형성되어 이차전지모듈의 요구되는 두께 또는 냉각 성능에 따라 선택될 수 있다. 또한, 상기 냉각판(30)은 안착홈(21)을 메우는 모양으로 형성될 때, 이웃하는 이차전지 중 한 곳의 안착홈만 메우는 모양으로 형성되거나 이웃하는 이차전지 모두의 안착홈에 동시에 끼워지는 모양으로 형성될 수도 있을 것이다.In addition, in the present invention, the cooling plates 30 and 40 coupled to the seating grooves 21 may be formed in a plate shape or a shape filling the seating grooves 21 to be selected according to the required thickness or cooling performance of the secondary battery module. have. In addition, when the cooling plate 30 is formed in the shape of filling the seating groove 21, is formed in the shape of filling only the seating groove of one of the neighboring secondary batteries or inserted into the seating grooves of all the neighboring secondary batteries at the same time It may be formed into a shape.

그리고, 본 발명에서는 냉각판(40)의 돌기부(41)가 전극조립체(10)의 패인홈(14)에 직접 결합되고 냉각판(40)이 파우치(50)에 내장되는 구성을 추가적으로 제공함으로써, 상기 냉각판(40)은 파우치(50)를 통하지 않고 전극조립체(10)에 직접적으로 접촉하여 냉각성능을 더욱 향상시킬 수도 있다.In the present invention, the protrusion 41 of the cooling plate 40 is directly coupled to the groove 14 of the electrode assembly 10, and additionally provides a configuration in which the cooling plate 40 is embedded in the pouch 50. The cooling plate 40 may further improve the cooling performance by directly contacting the electrode assembly 10 without passing through the pouch 50.

이와 같이 구성된 이차전지들이 서로 간에 전기적으로 연결상태로 복수개가 적층되어 구성된 이차전지모듈은 종래 구조 대비 냉각효율과 구조적 강건성을 더욱 향상시킬 수 있다.A secondary battery module having a plurality of secondary batteries configured as described above electrically stacked with each other may be further improved in cooling efficiency and structural robustness compared to conventional structures.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 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 실시가 가능하다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical concept of the present invention and the following will be described by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various implementations are possible within the scope of equivalents of the appended claims.

10 : 전극조립체
14 : 패인홈
20, 50 : 파우치
21 : 안착홈
30, 40 : 냉각판10: electrode assembly
14: Pain Home
20, 50: pouch
21: settling groove
30, 40: cold plate

Claims (11)

파우치 내에 전극조립체가 삽입되는 이차전지에 있어서,
표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈을 하나 이상 구비하는 전극조립체; 및
상기 전극조립체를 내부에 수용하며 상기 전극조립체의 형상에 대응하여 표면에 안착홈이 형성되는 파우치;를 포함하는 이차전지.
In the secondary battery in which the electrode assembly is inserted into the pouch,
An electrode assembly having one or more recessed grooves formed by cutting or digging a portion of the surface thereof; And
And a pouch accommodating the electrode assembly therein and having a mounting groove formed on a surface thereof corresponding to the shape of the electrode assembly.
제 1 항에 있어서,
상기 파우치의 외부표면에 결합되어 전극조립체에 발생하는 열을 냉각시키는 냉각판;을 포함하는 이차전지.
The method of claim 1,
And a cooling plate coupled to an outer surface of the pouch to cool the heat generated in the electrode assembly.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각판은 파우치의 일면을 덮는 판 모양을 갖되 일측면에 안착홈에 끼워지는 돌기부를 구비하며, 파우치에 결합됐을 때 냉각판의 노출면들은 평탄면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 2,
The cooling plate has a plate shape covering one surface of the pouch, but has a protrusion fitted to a seating groove on one side, and when coupled to the pouch, the exposed surface of the cooling plate is formed as a flat surface.
제 3 항에 있어서,
상기 냉각판은 돌기부가 안착홈에 끼워지도록 파우치의 양측면 각각에 결합되고, 서로 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 3, wherein
The cooling plate is coupled to each of both sides of the pouch so that the projection is fitted into the mounting groove, the secondary battery characterized in that it is parallel to each other.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각판은 안착홈을 메우는 모양으로 형성되며, 파우치에 결합됐을 때 상기 파우치의 표면을 평탄면으로 만드는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 2,
The cooling plate is formed in the shape of filling the seating groove, when coupled to the pouch secondary battery characterized in that the surface of the pouch to make a flat surface.
파우치 내에 전극조립체가 삽입되는 이차전지에 있어서,
표면의 일부분이 절개되거나 파여져 형성된 패인홈을 하나 이상 구비하는 전극조립체;
상기 패인홈의 모양에 맞춰 끼워지는 돌기부를 갖고 상기 전극조립체에 적층되는 냉각판; 및
상기 냉각판이 결합된 전극조립체를 내부에 수용하는 파우치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
In the secondary battery in which the electrode assembly is inserted into the pouch,
An electrode assembly having one or more recessed grooves formed by cutting or digging a portion of the surface thereof;
A cooling plate stacked on the electrode assembly with a protrusion fitted to fit the shape of the groove; And
And a pouch accommodating the electrode assembly coupled to the cooling plate therein.
제 6 항에 있어서,
상기 냉각판은 두 장 이상이 적층된 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 6,
The cooling plate is a secondary battery characterized in that two or more sheets are stacked.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서
상기 전극조립체는 펼쳐진 폴딩분리막 위에 바이셀이 하나씩 안착된 후 폴딩되어 바이셀들의 적층이 이뤄지도록 제조되되, 최외각층에 위치하게 되는 바이셀들의 표면 일부분이 절개되어 패인홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method according to any one of claims 1 to 7.
The electrode assembly is manufactured so that the bicells are seated one by one on the unfolded folding separation membrane and then folded to form a stack of bicells. Secondary battery.
제 8 항에 있어서,
최외각층에 위치하게 되는 바이셀은 상대적으로 길이가 짧은 두 개의 단축변과 상대적으로 길이가 긴 두 개의 장축변을 갖는 사각판 모양을 가지며, 상기 패인홈은 장축변의 일부분이 파인 모양을 갖도록 형성되되 양측의 장축변에서 대칭을 이루는 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 8,
The bicell, which is located at the outermost layer, has a rectangular plate shape having two shorter short sides and two longer long sides, and the groove is formed such that a part of the long side has a hollow shape. Secondary battery, characterized in that formed in a symmetrical shape on both sides of the long axis.
제 7 항에 있어서,
상기 전극조립체가 두 개 이상 적층되어 파우치에 내장되되, 상기 전극조립체들 사이에 냉각판이 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 7, wherein
Two or more electrode assemblies are stacked and embedded in a pouch, the secondary battery characterized in that the cooling plate is located between the electrode assemblies.
제 8 항의 이차전지들이 서로 간에 전기적으로 연결되고, 복수 개가 적층되어 제조된 이차전지모듈.The secondary battery module of claim 8, wherein the secondary batteries are electrically connected to each other, and a plurality of secondary batteries are stacked.
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