KR20200055680A - 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법 Download PDF

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KR20200055680A
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pouch
case
sealing
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manufacturing
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정안수
김상욱
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 상부 케이스와 하부 케이스 사이의 공간에 전극 조립체를 수납하는 단계, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부를 상호 열융착하는 단계를 포함하고, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부 각각은 순차적으로 적층된 기재층, 금속층 및 실링층을 포함하며, 상기 열융착하는 단계 이전에, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나의 실링층의 일면에 복수의 홈부을 형성하는 단계를 더 포함한다.

Description

파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법{POUCH CASE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE POUCH TYPE SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전기, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용되나, 노트북, 전기 자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지팩이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다.
이차 전지는 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차 전지와 파우치형 이차 전지에 대한 수요가 높다. 각형 리튬 이차 전지의 경우에는 전극 조립체를 외부 충격으로부터 보호하는데 유리하며 주액 공정이 쉬운 반면에 형태가 고정되어 있어 부피를 줄이는데 어려움이 있다. 반면에 파우치형 리튬 이차 전지의 경우에는 형태 및 크기에 제약이 없어 얇은 두께의 셀 제작에 적합하고, 열 융착을 통한 조립이 쉬우며, 이상 거동 발생 시 기체나 액체를 내보내는 효과가 용이하여 안전성이 높은 장점이 있다. 하지만, 각형 이차 전지 대비하여 두께가 얇은 연질의 라미네이트 시트를 용기로 사용하기 때문에 물리적, 기계적 강도가 약하고 특히 밀봉의 신뢰성이 낮아 외부 충격 등에 대한 안전성이 낮을 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀봉 신뢰성을 높일 수 있도록 밀봉 부위의 결합력을 향상시킬 수 있는 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 파우치 케이스는, 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하고, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부 각각은 순차적으로 적층된 기재층, 금속층 및 실링층을 포함하며, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나의 상기 실링층은 상기 실링층의 일면으로부터 함몰된 복수의 홈부를 포함한다.
상기 홈부의 깊이는, 상기 실링층 두께의 6% 내지 34%일 수 있다.
상기 홈부의 폭은, 0.1mm 내지 1.0mm일 수 있다.
상기 홈부는, 격자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 격자 형상의 간격은, 0.1mm 내지 1.0mm일 수 있다.
상기 홈부는, 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 홈부는, 불규칙한 요철 형상으로 형성될 수 있다.
상기 실링층은 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법은, 상부 케이스와 하부 케이스 사이의 공간에 전극 조립체를 수납하는 단계, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부를 상호 열융착하는 단계를 포함하고, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부 각각은 순차적으로 적층된 기재층, 금속층 및 실링층을 포함하며, 상기 열융착하는 단계 이전에, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나의 실링층의 일면에 복수의 홈부을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 복수의 홈부를 형성하는 단계는 상기 실링층에 돌출 형상이 형성된 가압면을 갖는 제1 가압부로 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 가압부에 의해 가해지는 압력은, 0.01MPa 내지 0.2MPa일 수 있다.
상기 열융착하는 단계는, 평탄한 가압면을 갖는 제2 가압부로 가압하면서 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 홈부의 깊이는, 상기 실링층 두께의 6% 내지 34%일 수 있다.
상기 홈부의 폭은, 0.1mm 내지 1.0mm일 수 있다.
상기 홈부는, 격자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 격자 형상의 간격은, 0.1mm 내지 1.0mm일 수 있다.
상기 홈부는, 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 홈부는, 불규칙한 요철 형상으로 형성될 수 있다.
상기 실링층은 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 파우치 케이스의 실링층에 복수의 홈부를 추가하는 것에 의해 제조 공정을 크게 변경하지 않으면서 전지 외관에 영향을 주지 않고 밀봉 접착력이 향상된 파우치형 이차 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 파우치 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A 및 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4a 및 도 4b는 가압부에 의한 가압 공정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에"있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 파우치형 이차 전지는, 양극 집전체, 세퍼레이터, 음극 집전체를 기본 구조로 가지고 상기 양극 집전체로부터 연장된 양극탭, 상기 음극 집전체로부터 연장된 음극탭이 구비된 전극 조립체(200)와 상기 전극 조립체(200)를 수용하는 파우치 케이스(100)를 포함한다.
파우치 케이스(100)는 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)를 포함한다. 도 1에서는 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 서로 분리되어 형성되는 것으로 도시하였으나, 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 연결되어 일체로 형성되어 있을 수 있다. 파우치 케이스(100)의 형태는 도 1에 예시한 것에 한정되지 않고, 전극 조립체(200)를 수납하고 밀봉될 수 있는 형상인 것이면 어느 형태나 가능하다. 도 1의 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)에는 각각 오목하게 들어간 형태의 수납부를 포함하고, 이러한 수납부에 전극 조립체(200) 및 전해액이 수납될 수 있다.
전극 조립체(200)는 양극판 및 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(200)는 하나의 양극판 및 하나의 음극판이 분리막을 사이에 두고 권취된 구조를 갖거나, 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조를 가질 수 있다. 이러한 양극판과 음극판은 각각 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성될 수 있는데, 슬러리는 통상적으로 활물질, 도전재, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다.
전극 조립체(200)에는, 전극판에 슬러리가 도포되지 않은 무지부가 존재할 수 있으며, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 형성될 수 있다. 이 때 외부 단자 또는 장치와의 전기적 연결 등을 위하여 양극탭에서 연장된 양극 리드(210)와 음극탭에서 연장된 음극 리드(220)의 일부는 외부로 노출된 형태를 가질 수 있다. 이와 관련하여 실시 형태에 따라 상기 전극 리드의 파우치 케이스(100)에 대한 부착 내지 접착을 위하여 접착 필름이 추가적으로 사용될 수도 있다.
도 2는 도 1의 A 및 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 파우치 케이스를 구성하는 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)는, 도 1의 전극 조립체(200)가 수납되는 수납부를 둘러싸는 파우치 케이스(100)의 테두리부에 형성된 실링부(110a, 120a)를 포함한다. 실링부(110a, 120a)를 는 파우치 케이스(100)의 테두리부를 따라 형성되고, 실링부(110a, 120a)의 전부 또는 일부가 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 접합하는 접합 영역이 될 수 있다. 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 열 융착되어 파우치 케이스(100)가 밀봉될 수 있다.
상기 접합 영역에 위치하는 파우치 케이스(100)의 단면 구조를 살펴보면, 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120) 각각은 기재층(111, 121), 금속층(112, 122) 및 실링층(113, 123)를 포함한다. 상부 케이스(110)에 포함된 제1 기재층(111), 제1 금속층(112) 및 제1 실링층(113)의 적층 방향과 하부 케이스(120)에 포함된 제2 기재층(121), 제2 금속층(122) 및 제2 실링층(123)의 적층 방향은 서로 반대이다. 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 케이스(110)는 상부 케이스(110)의 외측으로부터 내측을 향해 순차적으로 위치하는 제1 기재층(111), 제1 금속층(112) 및 제1 실링층(113)을 포함한다. 하부 케이스(120)는 하부 케이스(120)의 외측으로부터 내측을 향해 순차적으로 위치하는 제2 기재층(121), 제2 금속층(122) 및 제2 실링층(123)을 포함한다. 이때, 제1 실링층(113)과 제2 실링층(123)이 접촉 및 열융착하여 밀봉 구조를 형성한다.
제1 기재층(111)과 제1 금속층(112) 사이, 제1 금속층(112)과 제1 실링층(113) 사이, 제2 기재층(121)과 제2 금속층(122) 사이 및 제2 금속층(122)과 제2 실링층(123) 사이에는 각각 접착층(도시하지 않음)이 위치할 수도 있다.
제1 기재층(111)과 제2 기재층(121)은 이차 전지와 외부와의 절연성 및 성형성을 확보하기 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 또는 나일론 수지 등의 절연 물질로 구성될 수 있다.
제1 금속층(112)과 제2 금속층(122)은 구리, 알루미늄, 니켈, 철, 탄소, 크롬, 망간 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 실링층(113) 및 제2 실링층(123)은 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 수지로는, 폴리프로필렌(PP)을 포함할 수 있다.
제1 실링층(113)과 제2 실링층(123)은, 제1 실링층(113)과 제2 실링층(123)의 일면으로부터 함몰된 복수의 홈부(310, 320)를 포함한다. 즉, 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)가 서로 마주보는 면인 제1 실링층(113)과 제2 실링층(123)의 일면으로부터, 각각 제1 금속층(112)과 제2 금속층(122)을 향하는 방향으로 함몰된 복수의 홈부(310, 320)가 형성된다.
복수의 홈부(310, 320)는 그 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 격자 형상, 스트라이프 형상, 또는 불규칙한 형태로 홈부(310, 320)가 배치된 형상으로 형성될 수도 있다. 이 중, 가공의 용이성 등의 면에서 격자 형상으로 형성될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 때, 격자 형상의 교차선들은 파우치 케이스(100)의 외주변에 대하여 20 내지 70도의 각도, 바람직하게는 30 내지 50도의 각도 더욱 바람직하게는 45도의 각도로 형성될 수 있으며 이 역시 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한 격자 형상의 교차선들 간의 간격은 후술하는 홈부(310, 320)의 깊이 및 두께에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 바람직하게는 0.1mm 내지 1.0mm일 수 있다.
복수의 홈부(310, 320)는 실링층(113, 123)의 두께에 대해 6% 내지 34%의 깊이(d)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 홈부(310, 320)의 깊이(d)가 실링층(113, 123) 두께의 10% 내지 30%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 20% 내지 30%일 수 있다.
깊이(d)가 6% 미만이면, 밀봉 접착력의 향상이 충분하지 않고, 34% 초과이면, 금속층(112, 122)의 손상을 초래할 뿐만 아니라 실링 두께가 얇아져 오히려 실링층(113, 123)의 접착력이 감소할 수 있어서 바람직하지 않다.
또한 복수의 홈부(310, 320)는 그 폭(w)이 0.1 내지 1.0mm일 수 있다. 폭(w)이 0.1mm 미만이면 밀봉 접착력의 향상이 충분하지 않고 가공성이 좋지 않으며, 1.0mm 이상이면, 금속층(112, 122)의 손상을 초래하거나, 실링층(113, 123)의 손상 가능성이 있어서 바람직하지 않다.
이와 같이 실링층(113, 123)에 복수의 홈부(310, 320)를 형성하는 것에 의해, 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)의 열융착시, 서로 접촉하는 접촉면이 증가하게 되어 접착력이 강화되는바, 밀봉 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)를 이루는 모든 층에 홈부가 형성되는 것이 아니라, 열융착의 대상이 되는 실링층(113, 123)에만 홈부(310, 320)가 형성되기 때문에, 외관상 굴곡 없이 평탄한 실링부(110a, 120a)를 얻을 수 있고, 따라서 후속의 폴딩 공정 등에 영향을 주지 않을 수 있다. 즉, 실링부(110a, 120a)에 남아있는 굴곡 내지 주름 등에 의하여, 폴딩 시 파우치에 크랙 등의 손상을 입히거나, 과실링의 문제가 발생할 수 있는데, 상술한 바와 같이 밀봉 접착력 향상을 위한 홈부가 실링층(113, 123)에만 형성되고 외관에는 영향을 주지 않는바, 이러한 문제의 발생을 차단할 수 있다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4a 및 도 4b는 가압부에 의한 가압 공정을 나타내는 도면이다.
먼저, 가압 플레이트(41) 상에 파우치 케이스(100)의 하부 케이스(120) 및 전극 조립체(200)를 배치한다(S10). 이 때, 전극 조립체(200)의 양극 리드(210)와 음극 리드(220)의 일부가 하부 케이스(120)의 외부로 노출되도록 배치한다.
다음, 도 4a에 도시된 바와 같이 제1 가압부(40)를 이용하여 하부 케이스(120)의 실링부(120a)를 가압하여 복수의 홈부(320)를 형성한다(S20). 즉, 실링부(120 a)의 상면에 위치하는 제2 실링층(123)에, 상면으로부터 함몰된 홈부(320)가 형성될 수 있도록 표면에 돌출된 형상이 형성(도 4a의 확대부)된 가압면을 갖는 제1 가압부에 의해 가압한다. 이 때, 상기 제1 가압부(40)에 의해 가해지는 압력은, 0.01MPa 내지 0.2MPa일 수 있으며, 바람직하게는 0.1MPa일 수 있다. 제1 가압부(40)에 의해 가해지는 압력이 0.01MPa 미만일 경우 제2 실링층(123)의 표면에 충분한 깊이의 홈부를 형성할 수 없고, 0.2MPa 이상일 경우에는 제2 실링층(123) 하부에 위치하는 제2 금속층(122)이 손상될 수 있어서 바람직하지 않다.
아울러, 본 명세서에서는 별도로 도시하지 않았으나, 상부 케이스(110)에 대해서도 동일한 공정을 통해 홈부(310)를 형성할 수 있다. 즉, 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120) 중 적어도 어느 한 쪽에 홈부를 형성할 수 있다. 또한, 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120)의 홈부(310, 320)는, 도 4a에 도시된 바와 같이 전극 리드(210, 220)가 형성되지 않은 한 쌍의 변에만 형성할 수도 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 전극 리드(210, 220)가 형성된 부분을 포함하여 파우치 케이스(100)의 모든 변에 형성될 수도 있으며, 특별히 한정 되지 않는다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(120) 및 전극 조립체(200)를 덮도록 상부 케이스(110)를 배치하고, 평탄한 가압면을 갖는 제2 가압부(42)로 가압하면서 열을 가하는 것에 의해 제1 및 제2 실링층(113, 123)을 열융착시킨다(S30). 즉, 열 및 압력을 가하는 것에 의해, 열가소성 수지를 포함하는 제1 및 제2 실링층(113, 123)이 열융착되어 하나의 일체화된 실링층(도시하지 않음)을 형성하는 것에 의해 파우치 케이스의 밀봉 구조를 형성하여 파우치형 이차 전지를 완성한다.
이와 같이, 실링층(113, 123)의 열융착 공정 이전에, 제1 가압부(40)에 의한 가압 공정을 추가하여 실링층(113, 123) 상면에 홈부(310, 320)를 형성한 후, 제2 가압부(42)에 의한 열융착 공정을 진행하는 것에 의해, 열융착 공정시 제1 및 제2 실링층(113, 123) 간의 접촉 면적이 증가하게 되어 보다 강화된 접착력을 갖는 밀봉 구조를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 홈부(310, 320)를 형성하더라도, 간단히 제1 가압부(40)에 의한 가압 공정만을 추가하는 것이기 때문에, 기존 설비를 활용하여 밀봉 성능의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 제1 가압부(40)에 의해 실링층(113, 123)에만 홈부(310, 320)가 형성되어 파우치 케이스(100)의 금속층(112, 122) 및 기재층(111, 121)의 손상 없이 밀봉 접착력을 강화할 수 있다.
한편 이하에서는 구체적인 실시예와 비교예를 통해, 본 발명에 따른 파우치 케이스를 상세하게 설명한다.
실시예 1: 10% 홈부의 깊이
폴리프로필렌(PP)을 포함하는 제1 및 제2 실링층에 대해 각각 그 두께를 30μm, 35μm 및 40μm로 설정한 시료들을 준비하였다.
본 발명의 제1 가압부로 상기 각각의 제1 및 제2 실링층에 0.01MPa 내지 0.2MPa의 압력을 가해, 제1 및 제2 실링층의 두께 대비 10%의 깊이를 갖는 복수의 홈부를 형성하였다.
다음, 본 발명의 제2 가압부를 사용해 열과 압력을 가해, 제1 및 제2 실링층을 실링 온도 160℃로 열융착하여, 파우치 케이스를 제조하였다.
실시예 2: 20% 홈부의 깊이
두께가 30μm, 35μm 및 40μm인 제1 및 제2 실링층 각각에 제1 및 제2 실링층의 두께 대비 20%의 깊이를 갖는 복수의 홈부를 형성한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로, 파우치 케이스를 제조하였다.
실시예 3: 30% 홈부의 깊이
두께가 30μm, 35μm 및 40μm인 제1 및 제2 실링층 각각에 제1 및 제2 실링층의 두께 대비 30%의 깊이를 갖는 복수의 홈부를 형성한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로, 파우치 케이스를 제조하였다.
비교예 1: 홈부 미형성
두께가 30μm, 35μm 및 40μm인 제1 및 제2 실링층 각각에 홈부를 형성하지 않은 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로, 파우치 케이스를 제조하였다.
비교예 2: 40% 홈부의 깊이
두께가 30μm, 35μm 및 40μm인 제1 및 제2 실링층 각각에 제1 및 제2 실링층의 두께 대비 40%의 깊이를 갖는 복수의 홈부를 형성한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로, 파우치 케이스를 제조하였다.
실험예
실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 파우치 케이스에 대해, 각 시료 별로 접착력 테스트를 실시하였다. 구체적으로, UTM(Universal Testing Machine) 장비를 사용해 각 시료를 폭 15mm로 절단한 후 양 단부를 잡아당겨 접착력(kg/mm)을 측정하였다. 각 두께 별로 10개의 시료에 대해 측정을 진행하였고, 측정된 접착력(kg/mm)의 평균값, 최솟값 및 최댓값을 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
평균값(kg/mm) 4.74 5.15 6.04 4.60 3.62
최솟값(kg/mm) 4.3 3.94 5.02 3.39 3.13
최댓값(kg/mm) 5.21 6.74 7.84 6.48 3.96
다음, 표 1의 평균값을 기준으로, 홈부를 마련하지 않은 비교예 1 대비 실시예 1, 2, 3 및 비교예 2의 접찹력 상승 정도를 표 2에 나타내었다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 2
100% 103% 112% 131% 79%
표 1 및 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 3과 같이 실링층 두께 대비 6% 내지 34%의 깊이를 갖는 홈을 형성하는 경우, 홈을 형성하지 않은 비교예 1에 비해 실링층 간의 접촉면이 증가하게 되어 접착력이 강화되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3은 실링층의 접착력이 비교예 1에 비해 각각 3%, 12% 및 31%만큼 증가하였다.
반면, 비교예 2와 같이 실링층 두께 대비 홈의 깊이를 34%를 초과하여, 40%로 형성하는 경우, 실링 두께가 얇아져 오히려 실링층 간의 접착력이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 홈을 형성하지 않은 비교예 1과 비교하여도 접착력이 21%만큼 감소하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 파우치 케이스
110: 상부 케이스
120: 하부 케이스
113: 제1 실링층
123: 제2 실링층
310, 320: 홈부

Claims (19)

  1. 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하고,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부 각각은 순차적으로 적층된 기재층, 금속층 및 실링층을 포함하며,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나의 상기 실링층은 상기 실링층의 일면으로부터 함몰된 복수의 홈부를 포함하는 파우치 케이스.
  2. 제1항에서,
    상기 홈부의 깊이는, 상기 실링층 두께의 6% 내지 34%인 파우치 케이스.
  3. 제1항에서,
    상기 홈부의 폭은, 0.1mm 내지 1.0mm인 파우치 케이스.
  4. 제1항에서,
    상기 홈부는, 격자 형상으로 형성되어 있는 파우치 케이스.
  5. 제4항에서,
    상기 격자 형상의 간격은, 0.1mm 내지 1.0mm인 파우치 케이스.
  6. 제1항에서,
    상기 홈부는, 스트라이프 형상으로 형성되어 있는 파우치 케이스.
  7. 제1항에서,
    상기 홈부는, 불규칙한 요철 형상으로 형성되어 있는 파우치 케이스.
  8. 제1항에서,
    상기 실링층은 열가소성 수지를 포함하는 파우치 케이스.
  9. 상부 케이스와 하부 케이스 사이의 공간에 전극 조립체를 수납하는 단계;
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부를 상호 열융착하는 단계를 포함하고,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 테두리부 각각은 순차적으로 적층된 기재층, 금속층 및 실링층을 포함하며,
    상기 열융착하는 단계 이전에, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나의 실링층의 일면에 복수의 홈부을 형성하는 단계를 더 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  10. 제9항에서,
    상기 복수의 홈부를 형성하는 단계는 상기 실링층에 돌출 형상이 형성된 가압면을 갖는 제1 가압부로 가압하는 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  11. 제9항에서,
    상기 제1 가압부에 의해 가해지는 압력은, 0.01MPa 내지 0.2MPa인 파우치형 이차전지의 제조방법.
  12. 제9항에서,
    상기 열융착하는 단계는, 평탄한 가압면을 갖는 제2 가압부로 가압하면서 열을 가하는 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  13. 제9항에서,
    상기 홈부의 깊이는, 상기 실링층 두께의 6% 내지 34%인 파우치형 이차전지의 제조방법.
  14. 제9항에서,
    상기 홈부의 폭은, 0.1mm 내지 1.0mm인 파우치형 이차전지의 제조방법.
  15. 제9항에서,
    상기 홈부는, 격자 형상으로 형성되어 있는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  16. 제15항에서,
    상기 격자 형상의 간격은, 0.1mm 내지 1.0mm인 파우치형 이차전지의 제조방법.
  17. 제9항에서,
    상기 홈부는, 스트라이프 형상으로 형성되어 있는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  18. 제9항에서,
    상기 홈부는, 불규칙한 요철 형상으로 형성되어 있는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  19. 제9항에서,
    상기 실링층은 열가소성 수지를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
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