KR20200068415A - 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20200068415A
KR20200068415A KR1020180155380A KR20180155380A KR20200068415A KR 20200068415 A KR20200068415 A KR 20200068415A KR 1020180155380 A KR1020180155380 A KR 1020180155380A KR 20180155380 A KR20180155380 A KR 20180155380A KR 20200068415 A KR20200068415 A KR 20200068415A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
electrolyte
pouch film
electrode assembly
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020180155380A
Other languages
English (en)
Inventor
김효상
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020180155380A priority Critical patent/KR20200068415A/ko
Priority to EP19211894.1A priority patent/EP3664195A1/en
Priority to US16/702,041 priority patent/US11404756B2/en
Priority to CN201911226554.2A priority patent/CN111276640A/zh
Publication of KR20200068415A publication Critical patent/KR20200068415A/ko
Priority to US17/834,422 priority patent/US20220302565A1/en

Links

Images

Classifications

    • H01M2/0275—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • H01M50/73—Electrolyte stirring by the action of gas on or in the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M2/1223—
    • H01M2/1264—
    • H01M2/36—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명의 실시예들은 파우치 필름에 관한 것이다. 이차전지를 제조함에 있어서, 전극조립체와 전해액이 반응하면 가스가 발생할 수 있다. 발생된 가스는 배출된 후 파우치 필름이 실링될 수 있다. 이때 가스를 배출하는 통로 역할을 하는 가스방부, 상세하게는 가스방통로부에 변형부를 형성하여 전해액이 주액될 때 역류를 방지하고 가스방입구부의 형상을 유지시킬 수 있다.

Description

파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지{POUCH FILM AND SECONDARY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
현대 사회에서 모바일 기기 또는 자동차 등 산업전반에 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고 이에 대한 연구도 활발하게 진행 중이다.
이차전지는 전극조립체 및 전극조립체를 수용하는 파우치 필름을 포함한다. 이차전지는 파우치 필름에 전극조립체를 수용할 공간을 형성한 후 전극조립체를 수용하고 전해액을 주액한 후 실링하여 제조한다.
전극조립체에 전해액을 주액한 후 초기 충전(pre-charging)을 실시하면 가스가 발생될 수 있다. 초기 충전을 수행하면서 발생된 가스는 배출되어야 한다. 가스가 배출되지 않는 경우 이차전지가 부풀어 오를 수 있어 강도 또는 안정성 측면에서 불리하기 때문이다.
파우치 필름에 구비된 가스방을 통해서 전해액을 주액하고 발생된 가스를 배출시킬 수 있다. 다만, 파우치 필름은 연신율이 뛰어난 금속재질이 주로 사용되기 때문에 전해액을 주액할 때 파우치 필름이 원래 형상을 유지하기 어려울 수 있다. 또한, 주액 시 빠르게 주액되어 전해액이 역류하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서, 안전하게 이차전지를 제조하는데 도움이 되는 파우치 필름에 대한 필요성이 대두된다.
한국특허공개공보 제10-2018-0071799호(2018.06.28)
본 발명의 실시예들은 전해액 주액 등의 공정에서 파우치 전체의 구조를 유지하여 공정 상의 편의를 제공하는 파우치 필름을 제공하고자 한다.
또한, 전해액 투입 시 전해액의 흐름을 유도하여 균일하게 전해액이 함침될 수 있는 구조를 가진 파우치 필름을 제공하고자 한다.
또한, 전해액 주입구와 인접한 부분의 형상을 유지시키는 구조를 가진 파우치 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하는 수용부; 및 상기 수용부와 일체로 형성되어 전해액 주액 시 상기 전극조립체와 반응하여 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스방부;를 포함하고,
상기 가스방부는 상기 전해액이 주액되고 상기 가스가 출입할 수 있도록 일측에 형성되는 가스방입구부를 포함하고, 가스방통로부 상기 가스방부는 상기 가스방입구부와 인접한 부분의 형상을 유지시키기 위해 형성된 기 결정된 패턴의 변형부를 포함하는, 파우치 필름을 제공한다.
또한, 상기 가스방입구부는 상기 가스방부의 일부일 수 있다.
또한, 상기 가스방부에 상기 기 결정된 패턴의 변형부가 오목한 형태, 볼록한 형태 또는 오목 및 볼록한 형태가 함께 형성될 수 있다.
또한, 상기 기 결정된 패턴의 변형부는 직선형, 곡선형, 다각형, 점형 및 원형 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 기 결정된 패턴의 변형부는 상기 전해액의 흐름을 제어할 수 있다.
또한, 상기 변형부는 금형 성형에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전극조립체를 수용하는 수용부 및 상기 수용부와 일체로 형성되어 상기 전극조립체와 전해액이 반응하여 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스방부를 포함하는 파우치 필름을 준비하고, 상기 가스방부에 상기 기 결정된 패턴의 변형부를 형성하고, 상기 수용부에 상기 전극조립체를 수용하고, 상기 전해액을 상기 전해액 주입구를 통해 주입하고, 상기 전해액과 상기 전극조립체가 반응하여 생성된 가스를 상기 가스방 측으로 배출하고, 상기 가스방부를 제거하고 상기 수용부를 실링하는, 이차전지 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 기 결정된 변형부는 복수 개 형성할 수 있다.
또한, 상기 기 결정된 패턴의 변형부는 직선형, 곡선형, 다각형, 점형 및 원형 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 변형부에 의해 전해액 주입을 용이하게 할 수 있도록 전해액 주입구 주변의 형상을 유지시킬 수 있다.
또한, 변형부에 의해 전해액의 흐름을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 수용한 파우치 필름의 투시 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치의 가스방부의 단면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치의 가스방부의 단면도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 도시한 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서,"포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
또한, "일측", "타측", "상부", "하부" 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 수용한 파우치 필름의 투시 평면도이다. 도 1은 파우치 필름(10)의 내부가 보이도록 도시되어 있으나, 이는 파우치 필름(10)의 상측면이 개방된 것이 아니라, 발명의 명확한 이해를 위해 상측면을 투시하여 파우치 필름(10)의 내부 공간을 더욱 명확하게 판단할 수 있도록 도시된 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(10)은 수용부(200) 및 가스방부(100)를 포함할 수 있다.
수용부(200)는 전극조립체(20)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 전극조립체(20)는 양극과 음극과 같은 전극들이 분리막(미도시)과 교차 적층되는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 전극조립체(20)는 일정 크기 이상의 부피를 가질 수 있다. 따라서 수용부(200)는 파우치 필름(10) 내에 인접한 다른 부분과는 다르게 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이 수용부(200)에 전극조립체(20)가 수용된 후 전해액(미도시)이 주액될 수 있다.
가스방부(100)는 파우치 필름(10) 내에서 수용부(200)이외의 부분일 수 있다. 상세하게는 도 1에 도시된 바와 같이 수용부(200)를 형성하는 부분 중 하나의 면 방향으로 연장되어 형성된 부분일 수 있다. 다만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 가스통로의 역할을 수행하므로, 4개의 면 중 하나의 면에서만 연장되어 형성된 부분이 아니라 하나의 면에서 연장되어 형성되고 상측에 이와 평행한 면이 배치되어 가스가 방출될 수 있는 관의 형태를 띨 수 있다.
가스방부(100)는 가스방입구부(110) 및 가스방통로부(120)를 포함할 수 있다.
가스방입구부(110)는 파우치 필름(10)의 수용부(200)에 전해액을 주입할 때 파우치 필름(10)으로 전해액이 주입되는 부분일 수 있다. 가스방입구부(110)는 전해액을 공급하는 장치에 따라 크기가 달라질 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 것과 같이 표시된 부분으로 제한되지 않는다. 전해액을 공급하는 장치는 파우치 필름(10)과 직접적으로 연결될 수도 있고, 관 등의 별도의 구성을 통해서 간접적으로 연결되어 전해액이 수용부(200)측으로 주액될 수도 있다.
또한, 가스방입구부(110)는 전해액이 전극조립체(20)로 주액된 후 초기 충전할 때 발생하는 가스가 배출되어 외부로 나가는 부분일 수 있다.
가스방통로부(120)는 전극조립체(20)가 수용부(200)에 수용된 후 전해액이 주액될 때 전해액과 전극조립체(20)가 반응하여 발생하는 가스가 배출되는 연결통로일 수 있다. 따라서 파우치 필름(10) 중 수용부(200)에 해당하지 않는 부분 중 일부가 일정길이 이상 연장되어 형성된 부분일 수 있다.
가스방입구부(110)와 가스방통로부(120)는 일체로 형성된 것일 수 있다. 발명의 명확한 이해를 위해 수행하는 기능에 따라 임의로 용어를 구분한 것일 수 있다. 가스방부(100) 중 가스방입구부(110)는 외부와 연통되어 전해액을 주입하는 장치 등이 연결될 수 있는 부분이자 초기 충전으로 발생된 가스가 배출되며 외부와 만나는 부분일 수 있고, 가스방통로부(120)는 파우치 필름(10) 내에서 전해액이 수용부(200)로 흐를 때 및 초기 충전 시 발생하는 가스가 배출될 때 통로역할을 하는 부분일 수 있다.
가스방부(100)에는 기 결정된 패턴의 변형부(121)가 형성될 수 있다. 상세하게는, 가스방통로부(120)는 기 결정된 패턴의 변형부(121)을 포함할 수 있고 변형부(121)는 가스방입구부(110)의 형태를 유지시킬 수 있도록 가스방입구부(110)와 인접하게 형성될 수 있다. 가스방통로부(120)에 포함되는 변형부(121)은 여러 가지 기능을 수행할 수 있다.
변형부(121)은 가스방입구부(110) 및 가스방입구부(110)와 인접한 부분의 형상을 유지시키는 역할을 할 수 있다. 파우치 필름(10)은 연신율이 좋은 금속재질이므로, 강성이 강하지 않을 수 있다. 따라서, 작은 외력에 의해서도 변형될 수 있다.
예를 들어, 전해액은 수용부(200)에 채워지기 위해 가스방입구부(110) 및 가스방통로부(120)를 통과하여 이동될 수 있다. 전해액이 파우치 필름(10) 내로 한번에 많이 유입되거나 순간적으로 빠른 속도로 유입되는 경우 전해액이 파우치 필름(10)에 가하는 압력에 의해 가스방입구부(110) 측이 과도하게 벌어지는 경우가 발생할 수 있다. 가스방입구부(110)측이 과도하게 벌어지는 경우 전해액이 온전히 수용부(200)로 주액되지 못하고 흘리는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 기 결정된 패턴의 변형부(121)를 통해 전해액이 주액될 때 가스방입구부(110) 및 가스방입구부(110)와 인접한 부분들의 형상을 유지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 변형부(121)은 전해액의 흐름을 제어할 수 있다. 전해액의 흐름을 제어한다는 것의 의미는 전해액이 흐르는 방향을 제어한다는 의미일 수 있다. 또한, 반드시 전해액이 파우치 필름(10) 내로 주입되는 방향만을 의미하는 것은 아닐 수 있다.
예를 들어, 굴곡을 가진 형태의 변형부(121)은 전해액이 한번에 많이 파우치 필름(10)측으로 유입되더라도 순간적으로 전해액이 외부로 튀거나 전해액이 파우치 필름(10) 외부로 유출되지 않도록 할 수 있다.
또한, 수용부(200)이 전해액이 어느 정도 차올라 있는 상태에서 추가적으로 전해액에 주액되면 추가적으로 주액되는 전해액의 운동으로 인해 수용부(200)에 수용되어 있던 전해액이 출렁이거나 출렁이면서 수용부(200) 외부로 유출되는 경우가 생길 수 있다. 이러한 경우 수용부(200)와 인접한 부분에 수용부(200)가 형성되는 공간의 반대 방향으로 변형부(121)이 형성되면 전해액이 역류하는 것을 방지할 수 있다.
변형부(121)는 파우치 필름(10)이 변형되는 부분일 수 있다. 변형의 방법으로서 열에 의한 변형, 파우치 필름(10)의 일부의 두께나 소재를 변경하는 형태의 변형, 물질을 첨가하는 등의 변형 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게는 변형부(121)가 금형 성형을 통해 형성될 수 있다. 금형 성형은 열에 의한 변형보다 변형부의 크기 등을 제어함에 있어서 유리 할 수 있고, 소재를 변경하거나 물질을 첨가하는 등의 변형의 경우에는 추후 이차전지로 사용될 부분들과 가스방부(100)를 형성하는 부분의 물질을 다르게 하거나 가공을 다르게 해야 하므로 추가적인 공정이 필요할 수 있기 때문이다.
가스방부(100)는 이차전지를 제조할 때 전극조립체(20)와 전해액이 반응하여 발생하는 가스가 다 방출된 후 제거되는 부분일 수 있다. 이는 이차전지의 에너지 밀도 측면에서 파우치 필름(10)이 차지하는 공간의 크기를 최소화하기 위함일 수 있다. 도 1에서는 전해액이 주액될 때 전해액의 진행방향과 초기 충전 시 발생되는 가스의 배출방향은 서로 반대방향이고, 변형부(121)는 상기의 방향들과 수직을 이루고 있는 것으로 도시되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 변형부(121)는 전해액의 진행방향 및 초기 충전 시 발생되는 가스의 배출방향과 나란하지 않을 수 있다. 변형부(121)가 상기의 방향들과 나란하지 않다는 것은 반드시 변형부(121)가 상기의 방향들과 평행하지 않도록 형성되는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다.
예를 들어 변형부(121)가 직선형태가 아닌 꺾은 선의 형태로 형성될 수 있고, 곡선의 형태로도 형성될 수 있다. 즉, 도 1을 기준으로 설명하면 직선형태의 변형부(121)가 꺾은 선 또는 곡선으로 치환될 수 있다. 꺾은 선 또는 곡선의 형태로 형성되는 경우에도 진행방향과 초기 충전 시 발생되는 가스의 배출 방향과는 수직을 이루지 않지만 변형부(121)가 초기 충전 시 발생하는 가스의 배출을 원활하게 하기 위해 가스방입구부(110)의 형상을 유지시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치의 가스방부의 단면도이다.
기 결정된 패턴의 변형부(121)은 오목한 형태, 볼록한 형태 또는 오목 및 볼록한 형태가 함께 형성될 수 있다.
도 2에는 오목한 형태와 볼록한 형태가 함께 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 오목한 형태로만 변형부가 형성될 수 있고 볼록한 형태로만 변형부가 형성될 수도 있다.
변형부(121, 121')이 오목 또는 볼록한 형태로 형성된다는 것의 의미는 전해액과 전극조립체(20)가 반응하여 생성된 가스가 외부로 이동하는 통로 측으로 파우치 필름(10)이 함몰되거나 파우치 필름(10)의 외부 측으로 확장되는 형태를 의미할 수 있다.
도 2는 각각의 변형부(121, 121')들이 함몰되거나 확장되는 깊이가 다를 수 있다는 점 및 변형부(121, 121')의 형태가 오목한 경우 및 볼록한 경우 모두 가능하다는 것을 나타내기 위한 하나의 예에 불과하다. 따라서 하나의 패턴이 반복적으로 형성되어 있거나 복수 개의 패턴이 일정한 주기성이 없도록 배열될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치의 가스방부의 단면도이다.
기 결정된 패턴의 변형부(122)은 직선형, 곡선형, 점형, 다각형 및 원형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
변형부(122, 122')은 가스방통로부(120)에 복수 개 형성될 수 있다. 또한, 변형부(122, 122')은 1개 또는 1개 이상의 패턴이 일정한 주기성을 갖도록 복수 개 형성될 수도 있고, 복수 개의 패턴이 주기성이 없게 배치되도록 형성될 수도 있다.
직선형 및 곡선형 형태를 갖는 다는 의미는 파우치 필름(10) 상에 횡 또는 종의 방향성을 가지도록 연속된 선의 형태를 띠도록 변형부가 형성된다는 의미일 수 있다.
점형의 경우에는 파우치 필름(10)상에 엠보싱 가공 처리된 형태를 의미하는 것일 수 있다. 따라서 수개 내지 수십 개의 점형의 변형부를 파우치 필름(10)에 형성시켜 가스방부(100)를 강화하는 구조를 갖도록 할 수 있다.
원형 및 다각형의 형태의 변형부는 문자 그대로 파우치 필름 상에 하나 혹은 하나 이상의 원형 또는 다각형이 파우치 필름(10)에 형성된 것을 의미하는 것일 수 있다. 원형 또는 다각형의 크기에는 제한을 두지 않는다.
상술한 형태를 갖는 경우 파우치 필름(10)에 오목 또는 볼록하게 변형부가 형성될 수 있으므로, 도 2에 도시된 변형부와 별개의 형태라고는 볼 수 없고, 점형과 원형을 갖는 변형부도 전혀 별개의 것으로 볼 수는 없다.
본 명세서에서 여러 형태에 대해서 용어를 구분하는 것은 각 용어가 의미하는 형태에 대해 제한하기 위한 것은 아니고, 발명의 명확한 이해를 위함이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름(10)을 이용하여 이차전지를 제조할 수 있다.
상세하게는, 전극조립체(20)를 수용하는 수용부(200) 및 수용부(200)와 일체로 형성되어 전극조립체(20)와 전해액이 반응하여 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스방부(100)를 포함하는 파우치 필름(10)을 이용하여 이차전지를 제조할 수 있다.
더욱 상세하게는, 파우치 필름에 수용부(200)를 형성하고(S1), 전극조립체(20)를 수용부(200)에 수용하고(S2), 가스방부(100)에 변형부(121)을 형성하고(S3), 전해액을 주입하고(S4), 전극조립체(20)와 전해액이 반응하여 발생한 가스를 배출하고(S5), 가스방부(100)를 제거하여(S6), 이차전지를 제조할 수 있다.
다만, 도 4에 도시된 것은 하나의 예일 뿐이고 각각의 단계가 도 4에 도시된 바와 같은 순서로 진행될 필요는 없다. 즉, 통상의 기술자에게 용이한 범위에서 제조 방법의 순서는 변경될 수 있다.
예를 들어, S3과정이 선행된 후에 S1 및 S2과정이 진행되거나, S1, S3 및 S2의 순서대로 공정이 진행될 수도 있다. 이러한 순서의 변경은 발명의 효과에 영향을 끼치지 않을 수 있다.
파우치 필름(10)에 수용부(200)는 프레스 공정 등과 같은 포밍(forming)공정을 통해 형성될 수 있다. 포밍공정에 의해 전극조립체(20)가 수용될 공간이 형성될 수 있다.
가스방부(100)에 변형부(121)은 프레스 공정등과 같은 금형 공정 또는 노치(notch)를 형성하는 노칭(notching)공정을 통해 형성될 수 있다. 상세하게 설명하면, 특정 형태의 프레스기를 이용하여 딥드로잉(deep drawing) 공법으로 변형부(121)이 형성될 수도 있고, 일정 부분을 파내어 노치를 형성하는 방법으로도 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 변형부(121)을 형성하는 방법에는 제한을 두지 않는다.
전해액이 주액되면 전극조립체(20)와 반응하여 가스가 발생될 수 있다. 가스를 제거하지 않고 실링하여 이차전지를 형성하거나, 전해액을 주입한 직후 바로 실링하는 경우 이차전지가 부풀어질 수 있다. 이차전지가 부풀어 오를 경우 에너지 밀도 측면에서 불리할 수 있고, 외부 충격에도 쉽게 파우치 필름(10)이 파단될 수 있다. 따라서, 전해액과 전극조립체가 충분히 반응하여 발생된 가스를 배출하고, 더 이상의 가스가 생성되지 않을 때 파우치 필름(10)을 실링하여 이차전지를 제조할 수 있다.
가스방부(100)는 상술한 바와 같이 가스를 제거하기 위한 통로역할을 수행할 수 있다. 또한, 가스방부(100)의 가스방입구부(110)를 통해 전해액이 주입될 수 있다. 이때 가스방통로부(120)에 형성되는 변형부(121)은 전해액이 주입되는 방향을 제어하여 전해액이 주입될 때 전해액의 흐름을 부드럽게 할 수 있다. 또한, 변형부(121)은 수용부(200)에 전해액에 차 올라도 역류하여 다시 가스방통로부(120)측으로 흘러가지 않도록 하는 역할을 수행할 수도 있다.
가스방부(100)는 이차전지를 제조할 때 제거될 수 있다. 이차전지는 에너지밀도가 중요하므로 전해액과 전극조립체(20)가 반응하여 발생된 가스가 제거된 후에는 가스방부(100)를 그대로 두면 이차전지가 차지하는 공간이 커질 뿐만 아니라 무게도 무거워질 수 있어 가스방부(100)는 제거되는 것이 바람직할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 파우치 필름
20: 전극조립체
100: 가스방부
110: 가스방입구부
120: 가스방통로부
121: 변형부
122: 변형부

Claims (9)

  1. 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하는 수용부; 및
    상기 수용부와 일체로 형성되어 전해액 주액 시 상기 전극조립체와 반응하여 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스방부;를 포함하고,
    상기 가스방부는 상기 전해액이 주액되고 상기 가스가 출입할 수 있도록 일측에 형성되는 가스방입구부를 포함하고,

    상기 가스방부에는 상기 가스방입구부와 인접한 부분의 형상을 유지시키기 위해 형성된 기 결정된 패턴의 변형부가 형성된, 파우치 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스방입구부는 상기 가스방부의 일부인, 파우치 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 변형부가 오목한 형태 또는 볼록한 형태로 형성되거나 오목 및 볼록한 형태를 포함하여 형성되는, 파우치 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 변형부는 직선형, 곡선형, 다각형, 점형 및 원형 중 적어도 하나인, 파우치 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변형부는 상기 전해액의 흐름을 제어하는, 파우치 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 변형부는 금형 성형에 의해 형성되는, 파우치 필름.
  7. 전극조립체를 수용하는 수용부 및 상기 수용부와 일체로 형성되어 상기 전극조립체와 전해액이 반응하여 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있는 가스방부를 포함하는 파우치 필름을 준비하고,
    상기 가스방부에 상기 기 결정된 패턴의 변형부를 형성하고
    상기 수용부에 상기 전극조립체를 수용하고,
    상기 전해액을 상기 가스방부의 일측에 형성된 가스방입구부를 통해 주입하고,
    상기 전해액과 상기 전극조립체가 반응하여 생성된 가스를 상기 가스방부 측으로 배출하고,
    상기 가스방부를 제거하고 상기 수용부를 실링하는, 이차전지 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기 결정된 변형부는 복수 개 형성하는, 이차전지 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기 결정된 패턴의 변형부는 직선형, 곡선형, 다각형, 점형 및 원형 중 적어도 하나인, 이차전지 제조방법.
KR1020180155380A 2018-12-05 2018-12-05 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지 KR20200068415A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180155380A KR20200068415A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지
EP19211894.1A EP3664195A1 (en) 2018-12-05 2019-11-27 Pouch film and secondary battery including the same
US16/702,041 US11404756B2 (en) 2018-12-05 2019-12-03 Pouch film and secondary battery including the same
CN201911226554.2A CN111276640A (zh) 2018-12-05 2019-12-04 袋膜以及包含袋膜的二次电池
US17/834,422 US20220302565A1 (en) 2018-12-05 2022-06-07 Pouch film and secondary battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180155380A KR20200068415A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200068415A true KR20200068415A (ko) 2020-06-15

Family

ID=68731705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180155380A KR20200068415A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 파우치 필름 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11404756B2 (ko)
EP (1) EP3664195A1 (ko)
KR (1) KR20200068415A (ko)
CN (1) CN111276640A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220055640A (ko) 2020-10-27 2022-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치
KR20220062708A (ko) 2020-11-09 2022-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩의 스펙 검사 지그

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102347901B1 (ko) * 2017-10-17 2022-01-06 주식회사 엘지에너지솔루션 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180071799A (ko) 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 전해액 주액방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100719736B1 (ko) * 2005-12-29 2007-05-17 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차전지 및 그 제조방법
KR100824897B1 (ko) * 2005-12-29 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 전지 및 그 형성 방법
US20120208054A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery system and battery structure
KR101927390B1 (ko) * 2012-10-10 2018-12-10 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 이차전지 제조방법 및 파우치형 이차전지
KR20150030861A (ko) * 2013-09-13 2015-03-23 주식회사 엘지화학 파우치형 케이스, 전지셀 및 전지셀의 제조방법
KR102035125B1 (ko) * 2015-11-23 2019-10-23 주식회사 엘지화학 2차 전지용 파우치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180071799A (ko) 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 전해액 주액방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220055640A (ko) 2020-10-27 2022-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치
KR20220062708A (ko) 2020-11-09 2022-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩의 스펙 검사 지그

Also Published As

Publication number Publication date
EP3664195A1 (en) 2020-06-10
CN111276640A (zh) 2020-06-12
US11404756B2 (en) 2022-08-02
US20220302565A1 (en) 2022-09-22
US20200185695A1 (en) 2020-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220302565A1 (en) Pouch film and secondary battery including the same
JP5336023B1 (ja) 角形二次電池
US10319968B2 (en) Battery pack
JP6380219B2 (ja) 組電池の製造方法および組電池
KR102586807B1 (ko) 전해질 주입장치 및 전해액 주입방법
KR20120133476A (ko) 이중 밀폐구조를 갖는 축전지용 커버
JP7179404B2 (ja) パウチ型二次電池の製造方法
CN110707281B (zh) 一种二次电池顶盖补液结构
CN104106177B (zh) 空气电池和使用该空气电池的电池组
KR20210032916A (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 이를 제조하는 제조 장치, 파우치 형 이차 전지
JP4052426B2 (ja) ガス発生装置
EP3667796A1 (en) Flow battery
KR20160118082A (ko) 전지셀의 가스제거장치 및 방법
JP2008123726A (ja) 密閉型電池の安全弁
JP2008177042A (ja) 蓄電池用二重蓋排気構造
JP2016081867A (ja) 容器の防爆弁の構造
KR200486546Y1 (ko) 전해액의 관통 유로가 구비되는 배터리용 벤트캡
KR101284669B1 (ko) 산업용 배터리의 어댑터 플러그
US11352273B2 (en) Hydrogen water generator
KR101971522B1 (ko) 전해액 주입 시스템
US20200099038A1 (en) Method and system for producing a battery cell
JP6647803B2 (ja) 空気電池システム、及び注液用部品
KR20120095698A (ko) 안전판이 구비된 각형 이차전지
JP2014164849A (ja) 固体高分子形燃料電池
KR102657239B1 (ko) 이차전지용 가스 배출 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal