KR20200069600A - 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스 - Google Patents

두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20200069600A
KR20200069600A KR1020180156837A KR20180156837A KR20200069600A KR 20200069600 A KR20200069600 A KR 20200069600A KR 1020180156837 A KR1020180156837 A KR 1020180156837A KR 20180156837 A KR20180156837 A KR 20180156837A KR 20200069600 A KR20200069600 A KR 20200069600A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
preliminary
thickness
laminate sheet
battery case
bottom portion
Prior art date
Application number
KR1020180156837A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102364469B1 (ko
Inventor
정도화
김기웅
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180156837A priority Critical patent/KR102364469B1/ko
Priority to US16/761,013 priority patent/US11322788B2/en
Priority to CN201990000306.3U priority patent/CN212625869U/zh
Priority to PCT/KR2019/014172 priority patent/WO2020116780A1/ko
Publication of KR20200069600A publication Critical patent/KR20200069600A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102364469B1 publication Critical patent/KR102364469B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H01M2/0287—
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/082—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising vinyl resins; comprising acrylic resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/302—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising aromatic vinyl (co)polymers, e.g. styrenic (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/304—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl halide (co)polymers, e.g. PVC, PVDC, PVF, PVDF
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/263—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer having non-uniform thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • H01M2/0275—
    • H01M2/1016—
    • 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
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1243—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the internal coating on the casing
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the casing
    • 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
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • 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
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/31—Heat sealable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/40—Closed containers
    • B32B2439/46—Bags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 성형성이 향상된 전지케이스용 라미네이트 시트로서 전극조립체를 수납하기 위한 예비 홈부로서 예비 바닥부 및 상기 홈부의 측면을 구성하는 예비 측벽부를 포함하고, 상기 예비 측벽부에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부가 위치하며, 상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 구조로 이루어진 라미네이트 시트, 이를 성형하여 제조된 파우치형 전지케이스 및 상기 파우치형 전지케이스를 포함하는 전지팩에 대한 것이다.

Description

두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스 {Laminate Sheet for Battery Case Having Thickness Variation and Pouch-type Battery Case Manufactured Using the Same}
본 발명은 두께 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지에 대한 것으로서, 파우치형 고용량 전지에서 전극조립체가 수납되는 홈부 형성시 발생하는 문제점을 해결하기 위한 기술이다.
휴대폰, 태블릿 PC, 청소기 등과 같이 휴대 가능한 전자 제품들의 반복적인 충방전이 가능한 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 전기자동차, 전력저장장치와 같이 고용량 및 고효율을 필요로 하는 장치에 적용하기 위한 이차전지의 개발 및 연구가 진행되고 있다.
상기 이차전지 가운데 높은 에너지 밀도, 고전압, 고출력, 및 우수한 수명특성 등의 장점을 갖는 리튬 이차전지가 널리 사용되고 있다.
이차전지는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형 및 각형 등으로 분류되는데, 파우치형 이차전지는 전극조립체가 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 구조로서, 제조가 용이하고 제조 원가가 낮은 장점이 있다. 또한, 복수의 파우치형 단위셀들을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 대용량의 전지팩을 구성하는 것이 용이하다.
한편, 고용량의 파우치형 이차전지를 제조하기 위하여 전극조립체의 크기가 증가함에 따라, 전극조립체를 수납하기 위한 홈부의 깊이를 깊게 성형하는 방법을 사용할 수 있는데, 전지케이스의 내구성 및 두께를 고려할 때 소정의 깊이 이상 성형하는 경우, 금속층의 연신에 의해 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있다. 또한, 전지케이스의 고분자층을 구성하는 고분자의 변형에 의해 하얗게 변색되는 백화현상이 일어날 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 전지케이스의 두께를 전체적으로 두껍게 하거나, 홈부 형성시 R값을 크게 하는 방법을 사용할 수 있으나, 전지케이스의 두께를 증가시키면 전지셀의 두께가 증가하기 때문에 전지팩에 수납시 문제가 될 수 있고, R값이 증가하면 전극조립체를 수납할 때 삽입성이 떨어져 공정성이 저하되는 문제가 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 파우치 필름의 표면을 압박하여 전극조립체 수용부를 성형할 때 고주파 유도 가열체를 통해 전극조립체 수용부의 코너를 간접 가열함으로써 전극조립체 수용부의 코너 유연성을 증대시키는 파우치 성형장치에 대한 것이다.
즉, 특허문헌 1은 전극조립체 수용부 성형시 코너부의 유연성을 증가시키기 위하여 가열하는 방법을 사용하고 있으나, 전극조립체 수용부의 깊이를 깊게 성형할 수 있는 방법을 제시하지는 못하고 있다.
특허문헌 2는 펀치의 꼭지점에 단차가 형성된 구조를 포함하는 이차전지용 파우치 필름 포밍 장치에 대한 것으로서, 파우치 필름 성형시 핀홀 또는 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으나, 파우치 필름의 요홈의 깊이를 깊게 성형할 수 있는 방법을 제시하지는 못하고 있다.
특허문헌 3은 라미네이트 시트에 성형용 필름부재를 부착한 상태로 딥 드로잉 공정을 수행하는 과정을 포함하는 전지케이스의 제조방법으로서, 라미네이트 시트의 수납부 성형성을 증가시킬 수 있음을 개시하고 있다.
이와 같이, 고용량의 파우치형 전지셀을 제조하기 위하여, 전극조립체 수납용 홈을 깊게 형성할 때 구멍이 생기거나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 전지케이스의 두께 증가가 전지셀의 두께 증가에 영향을 미치지 않는 구조의 파우치형 이차전지의 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제2015-0089556호 (2015.08.05) 한국 공개특허공보 제2014-0131714호 (2014.11.14) 한국 공개특허공보 제2018-0038765호 (2018.04.17)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체를 수납하기 위한 홈을 성형할 때 라미네이트 시트가 손상되는 것을 방지할 수 있으면서, 전지케이스의 두께 증가가 전지셀의 두께 증가에 영향을 미치지 않는 구조의 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지케이스용 라미네이트 시트는 전극조립체를 수납하기 위한 예비 홈부로서 예비 바닥부 및 상기 예비 홈부의 측면을 구성하는 예비 측벽부를 포함하고, 상기 예비 측벽부에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부가 위치하며, 상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 라미네이트 시트는 외부 피복층, 금속층 및 내부 실란트층을 포함하고, 상기 예비 측벽부의 외부 피복층 및 금속층 중 어느 하나 이상의 층은 서로 대응되는 예비 바닥부의 외부 피복층 및 금속층 보다 두껍게 형성 형성될 수 있다.
상기 예비 측벽부의 금속층의 두께는 상기 예비 바닥부의 금속층의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두꺼운 범위에서 두께 편차가 있을 수 있다.
상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측 각각에 전극조립체가 수납되는 예비 홈부 및 예비 덮개부가 형성되며, 상기 예비 덮개부는 평면 형태로 이루어지고 상기 예비 바닥부의 두께와 동일한 두께로 이루어질 수 있다.
상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측에 각각 대칭이 되도록 전극조립체가 수납되는 예비 홈부가 형성되며, 상기 예비 측벽부의 두께는 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 예비 측벽부의 두께와 예비 밀봉부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 외부 피복층은, 상기 예비 측벽부의 소재가 예비 바닥부 및 예비 밀봉부의 소재와 상이한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 예비 측벽부의 외부 피복층은 예비 바닥부 및 예비 밀봉부의 외부 피복층보다 상대적으로 연신율이 높은 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지케이스용 라미네이트 시트를 성형하여 제조된 파우치형 전지케이스를 제공한다.
상기 파우치형 전지케이스는 전극조립체가 수납되는 홈의 측면을 구성하는 측벽부의 두께가 상기 홈의 바닥부의 두께와 동일하거나 두꺼울 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀을 제공하고, 또한, 상기 파우치형 전지셀들이 내부에 적층된 전지팩을 제공하는 바, 상기 전지팩은 어느 하나의 전지셀의 바닥부가 이웃하는 다른 전지셀의 덮개부 또는 바닥부와 밀착 대면하도록 배치된 구조로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지케이스용 라미네이트 시트는 전극조립체 수납용 홈을 성형할 때 핀홀이나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극조립체 수납용 홈의 깊이를 깊게 성형할 수 있으므로, 두꺼운 전극조립체의 수납이 가능한 바, 고용량의 전지셀을 제조할 수 있다.
또한, 전극조립체 수납용 홈의 측면 예정부만 두꺼운 형태의 전지케이스용 라미네이트 시트를 사용하기 때문에, 전체적으로 두꺼운 형태의 라미네이트 시트를 사용하여 제조하는 경우 전지셀의 두께가 증가하는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 라미네이트 시트의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 라미네이트 시트의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A'-A'에 따른 단면도이다.
도 5는 제3실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도이다.
도 6은 제3실시예에 따른 라미네이트 시트의 제조 공정을 반영한 참고도이다..
도 7은 제4실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도이다.
도 8은 제5실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도이다.
도 9의 (a)는 본 발명에 따른 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지의 하부케이스 단면도이고, 도 9의 (b)는 종래의 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지의 하부케이스 단면도이다.
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 발명에 따른 전지케이스용 라미네이트 시트는 외부 피복층, 금속층 및 내부 실란트층을 포함한다.
상기 외부 피복층은 외부 환경 변화에 대한 영향을 받지 않아야 하며, 전지케이스의 성형 과정에서 연신됨에 따라 백화현상이 일어나지 않아야 하는 바, 우수한 인장강도 및 내후성이 필요하다. 예를 들어, 상기 외부 피복층을 구성하는 고분자 수지는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybuthyleneterephthalate; PBT) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 전해액의 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 또는 스테인리스 스틸이 사용될 수 있다.
상기 금속층은 단독 또는 2종 이상의 소재를 조합하여 사용할 수 있으며, 2종 이상의 소재를 조합하여 사용하는 경우로서, 복수의 층상 구조를 형성하거나, 부분적으로 상이한 소재가 적용되는 형태로 적용될 수 있다.
스테인리스 스틸은 알루미늄에 비하여 높은 강도를 갖는 소재인 바, 상기 금속층으로 스테인리스 스틸을 사용하는 경우에는 전지케이스의 성형성이 향상될 수 있다. 따라서, 알루미늄층을 포함하는 전지케이스에 비하여 전극조립체 수납용 홈 성형시 핀홀 또는 크랙 발생을 방지할 수 있으며, 전극조립체 수납부의 깊이도 상대적으로 깊게 형성할 수 있다.
또한, 전지케이스의 금속층으로 스테인리스 스틸을 사용하는 경우 알루미늄에 비하여 상대적으로 얇은 두께의 금속층을 형성할 수 있는 바, 전지케이스의 두께가 감소할 수 있으므로, 부피 대비 용량이 증가한 이차전지를 제조할 수 있다.
상기 내부 수지층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 전해액에 대한 흡습성이 낮은 소재를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 무연신 폴리프로필렌(CPP)을 사용할 수 있다
상기 라미네이트 시트는 전극조립체를 수납하기 위한 예비 홈부로서 예비 바닥부 및 상기 홈부의 측면을 구성하는 예비 측벽부를 포함하고, 상기 예비 측벽부에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부가 위치한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측 각각에 전극조립체가 수납되는 예비 홈부 및 예비 덮개부가 형성되며, 상기 예비 덮개부는 평면 형태로 이루어지고 상기 예비 바닥부의 두께와 동일한 두께로 이루어질 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 제1실시예에 따른 라미네이트 시트의 평면도를 도시하고, 도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 라미네이트 시트(100)는 일반적으로 롤 형태로 권취된 형태로 사용되는 바, 전극조립체 수납용 홈 형성을 위해 인출된 라미네이트 시트의 일부를 도시하고 있다.
라미네이트 시트(100)의 권취 방향을 따라 중심부를 가로지르며 예비 절곡선(105)이 있고, 예비 절곡선(105)을 기준으로 예비 덮개부(104)와 예비 홈부(110)가 위치한다. 전지케이스로 성형한 라미네이트 시트는 예비 절곡선(105)을 따라 절곡한 후 실링하여 전지셀을 완성하며, 상기 전지케이스는 전극조립체를 수납하는 홈부가 형성된 하부케이스 및 상기 홈부의 상부에서 결합하는 덮개부를 포함하는 상부케이스로 구성될 수 있다.
예비 홈부(110)는 예비 바닥부(101) 및 예비 측벽부(102)를 포함하고, 예비 측벽부(102)에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부(103)가 위치한다.
라미네이트 시트(100)는 외부 피복층(100a), 금속층(100b) 및 내부 실란트층(100c)을 포함하고, 예비 바닥부(101)와 예비 덮개부(104)는 서로 대응되는 외부 피복층(100a), 금속층(100b) 및 내부 실란트층(100c)의 두께가 모두 동일하며, 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)는 서로 대응되는 외부 피복층(100a), 금속층(100b) 및 내부 실란트층(100c)의 두께가 동일하다.
하지만 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 두께는 예비 바닥부(101)와 예비 덮개부 (104) 보다 두껍게 형성되며, 구체적으로, 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 금속층(100b) 두께는 예비 바닥부(101)와 예비 덮개부 (104)의 금속층(100b) 보다 두껍다.
예를 들어, 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 금속층(100b) 두께는 예비 바닥부(101)와 예비 덮개부 (104)의 금속층(100b) 두께를 기준으로 120% 내지 300%의 두께로 형성될 수 있다.
만약, 상기 수치범위가 120% 보다 작은 경우에는 전지케이스 성형 후 전극조립체 수납부의 측벽부 및 밀봉부의 두께가 바닥부 및 덮개부에 비해 얇아질 수 있고, 300% 보다 큰 경우에는 무게 및 부피 증가로 인하여 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
그리고 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 외부 피복층(100a) 및 내부 실란트층(100c)의 두께는 예비 바닥부(101)와 예비 덮개부(104)의 외부 피복층(100a) 및 내부 실란트층(100c)과 동일하게 형성된다.
또는, 도 2에 도시된 바와 달리, 예비 측벽부는 예비 바닥부보다, 외부 피복층 및 금속층 중 적어도 어느 하나가 더 두껍게 형성될 수 있는 바, 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 외부 피복층(100a) 및 금속층(100b) 각각의 두께는 예비 바닥부(101)의 외부 피복층(100a) 및 금속층(100b) 각각의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 예비 측벽부(102)와 예비 밀봉부(103)의 외부 피복층(100a) 및 금속층(100b)의 두께의 합은 예비 바닥부(101)의 외부 피복층(100a) 및 금속층(100b)의 두께의 합을 기준으로 120% 내지 300%의 두께로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측에 각각 대칭이 되도록 전극조립체가 수납되는 예비 홈부가 형성되며, 상기 예비 측벽부의 두께는 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이와 관련하여, 도 3은 제2실시예에 따른 라미네이트 시트의 평면도로서, 도 1과 같이 전극조립체 수납용 홈 형성을 위해 인출된 라미네이트 시트의 일부를 도시하고 있으며, 도 4는 도 3의 A'-A'에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 라미네이트 시트(200)의 권취 방향을 따라 중심부를 가로지르며 예비 절곡선(205)이 있고, 예비 절곡선(205)을 기준으로 양측 각각에 전극조립체가 수납되는 예비 홈부(210)가 위치한다. 전지케이스로 성형한 라미네이트 시트는 예비 절곡선(205)을 따라 절곡한 후 실링하여 전지셀을 완성하며, 상기 전지케이스는 전극조립체를 수납하는 홈부가 형성된 하부케이스 및 상기 홈부의 상부에서 결합하며 전극조립체를 수납하는 홈부가 형성된 상부케이스로 구성될 수 있다.
예비 홈부(210)는 예비 바닥부(201) 및 예비 측벽부(202)를 포함하고, 예비 측벽부(202)에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부(203)가 위치한다.
라미네이트 시트(200)는 외부 피복층(200a), 금속층(200b) 및 내부 실란트층(200c)을 포함하고, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)는 서로 대응되는 외부 피복층(200a), 금속층(200b) 및 내부 실란트층(200c)의 두께가 동일하며, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)는 서로 대응되는 외부 피복층(200a), 금속층(200b) 및 내부 실란트층(200c)의 두께가 모두 동일하다.
하지만 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 두께는 예비 바닥부(201) 보다 두껍게 형성되며, 구체적으로, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 금속층(200b) 두께는 예비 바닥부(201)의 금속층(200b) 보다 두껍다.
예를 들어, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 금속층(200b)의 두께는 예비 바닥부(201)의 금속층(200b)의 두께를 기준으로 120% 내지 300%의 두께로 형성될 수 있다.
만약, 상기 수치범위가 120% 보다 작은 경우에는 전지케이스 성형 후 전극조립체 수납부의 측벽부 및 밀봉부의 두께가 바닥부에 비해 얇아질 수 있고, 300% 보다 큰 경우에는 무게 및 부피 증가로 인하여 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
그리고 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 외부 피복층(200a) 및 내부 실란트층(200c)의 두께는 예비 바닥부(201)의 외부 피복층(200a) 및 내부 실란트층(200c)과 동일하게 형성된다.
또는, 도 4에 도시된 바와 달리, 예비 측벽부는 예비 바닥부보다, 외부 피복층 및 금속층 중 적어도 어느 하나가 더 두껍게 형성될 수 있는 바, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 외부 피복층(200a) 및 금속층(200b) 각각의 두께는 예비 바닥부(201)의 외부 피복층(200a) 및 금속층(200b) 각각의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
예를 들어, 예비 측벽부(202)와 예비 밀봉부(203)의 외부 피복층(200a) 및 금속층(200b)의 두께의 합은 예비 바닥부(201)의 외부 피복층(200a) 및 금속층(200b)의 두께의 합을 기준으로 120% 내지 300%의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2의 라미네이트 시트(100)의 변형예로서, 예비 바닥부, 예비 밀봉부 및 예비 덮개부의 두께가 동일하고, 예비 측벽부의 두께만 상대적으로 두껍게 형성되는 구조로 이루어질 수 있고, 도 3 및 도 4의 라미네이트 시트(200)의 변형예로서, 예비 바닥부, 예비 밀봉부의 두께가 동일하고, 예비 측벽부의 두께만 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 도 5는 제3실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 라미네이트 시트는 외부 피복층(111), 금속층(112) 및 내부 실란트층(113)을 포함하고, 예비 바닥부(117)의 전체 두께와 예비 밀봉부(119)의 전체 두께가 동일하다. 구체적으로, 예비 바닥부(117)와 예비 밀봉부(119)는 서로 대응되는 외부 피복층(111), 금속층(112) 및 내부 실란트층(113)의 두께가 동일하다.
예비 측벽부(118)의 두께는 예비 바닥부(117) 및 예비 밀봉부(119)의 두께보다 두껍게 형성되는 바, 예비 측벽부(118)에서 금속층(112)의 두께(b1)는 예비 바닥부(117) 및 예비 밀봉부(119)에서 금속층(112)의 두께(b1')보다 크게 형성된다. 그러나, 예비 측벽부(118)에서 외부 피복층(111)의 두께(a1) 및 내부 실란트층(113)의 두께(c1) 각각은 예비 바닥부(117) 및 예비 밀봉부(119)에서 외부 피복층(111)의 두께(a1') 및 내부 실란트층(113)의 두께(c1')와 동일하다.
한편, 도 5와 같은 구조의 라미네이트 시트를 제조하기 위하여 평면 상에 내부 실란트층, 금속층 및 외부 피복층 순서로 적층한 후 라미네이트 할 수 있다.
이와 관련하여, 도 6은 상기 제3실시예에 따른 라미네이트 시트의 제조 공정을 반영한 참고도를 도시하고 있는 바, 이와 같은 경우에는, 내부 실란트층(113')을 제외한 외부 피복층(111') 및 금속층(112')은 도 5와 동일한 형태이나, 예비 측벽부(118')의 내부 실란트층(113')은 두꺼운 형태의 금속층(112')에 의해 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
이와 같이, 상대적으로 예비 측벽부의 금속층이 두꺼운 라미네이트 시트를 사용하는 경우, 전극조립체 수납용 홈을 깊게 성형하더라도 라미네이트 시트가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두꺼운 범위에서 두께 편차가 있는 구조일 수 있다.
이와 관련하여, 도 7은 제4실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도를 도시하고 있다.
도 7을 참조하면, 라미네이트 시트는 외부 피복층(121), 금속층(122) 및 내부 실란트층(123)을 포함하고, 예비 바닥부(127)의 전체의 두께와 예비 밀봉부(129)의 전체 두께가 동일하다. 구체적으로, 예비 바닥부(127)와 예비 밀봉부(129)는 서로 대응되는 외부 피복층(121), 금속층(122) 및 내부 실란트층(123)의 두께가 모두 동일하다.
예비 측벽부(128)의 두께는 예비 바닥부(127) 및 예비 밀봉부(129)의 두께보다 두껍게 형성되는 바, 예비 측벽부(128)에서 금속층(122)의 두께(b2)는 예비 바닥부(127) 및 예비 밀봉부(129)에서 금속층(122)의 두께(b2')보다 큰 범위에서, 두께 편차가 있는 구조일 수 있다.
즉, 예비 측벽부(128)의 금속층(122)은 예비 바닥부(127) 방향으로 갈수록 점점 두께가 증가하는 구조로 이루어질 수 있다.
그러나, 예비 측벽부(128)에서 외부 피복층(121)의 두께(a2) 및 내부 실란트층(123)의 두께(c2)는 예비 바닥부(127) 및 예비 밀봉부(129)에서 외부 피복층(121)의 두께(a2') 및 내부 실란트층(123)의 두께(c2')와 동일하다.
이와 같이, 예비 바닥부 방향으로 갈수록 금속층의 두께가 증가하는 구조로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하는 경우, 전극조립체 수납용 홈을 깊게 성형하더라도 라미네이트 시트가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 수율이 개선되고 에너지 밀도가 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
또는, 도 7의 구조와 달리, 예비 측벽부의 금속층은 예비 바닥부 방향으로 갈수록 두께가 감소하는 구조로 이루어지거나, 또는 예비 측벽부의 중심부가 가장 두껍고, 예비 밀봉부 및 예비 바닥부 방향으로 갈수록 점차 두께가 감소하는 구조로 이루어질 수 있다.
도 8은 제5실시예에 따른 라미네이트 시트의 두께를 나타내는 일부 단면도를 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 라미네이트 시트는 외부 피복층(311), 금속층(312) 및 내부 실란트층(313)을 포함하고, 예비 바닥부(317)의 전체 두께와 예비 밀봉부(319)의 전체 두께가 동일하다. 구체적으로, 예비 바닥부(317)와 예비 밀봉부(319)는 외부 피복층(311), 금속층(312) 및 내부 실란트층(313)의 두께가 모두 동일하다.
예비 측벽부(318)의 두께는 예비 바닥부(317) 및 예비 밀봉부(319)의 두께보다 두껍게 형성되는 바, 예비 측벽부(318)에서 외부 피복층(311)의 두께(a3) 및 금속층(312)의 두께(b3) 각각은 예비 바닥부(317) 및 예비 밀봉부(319)에서 외부 피복층(311)의 두께(a3') 및 금속층(312)의 두께(b3') 보다 모두 크게 형성되고, 선택적으로, 예비 측벽부(318)에서 내부 실란트층(313)의 두께(c3)는 예비 바닥부(317) 및 예비 밀봉부(319)에서 내부 실란트층(313)의 두께(c3')와 동일하거나, 또는 더 크게 형성될 수 있다.
이와 같이, 상대적으로 예비 측벽부의 외부 피복층 및 금속층이 두꺼운 라미네이트 시트를 사용하는 경우, 외부 피복층의 두께 증가로 인하여 전극조립체 수납용 홈 형성시 백화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 금속층의 두께 증가로 인하여 깊은 전극조립체 수납용 홈을 성형할 수 있다.
여기서, 상기 예비 측벽부를 구성하는 외부 피복층은 예비 바닥부와 예비 밀봉부의 외부 피복층과는 서로 상이한 소재로 이루어질 수 있고, 구체적으로, 예비 측벽부의 외부 피복층은 예비 바닥부와 예비 밀봉부의 외부 피복층 보다 연신율이 상대적으로 높은 소재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 홈부의 깊이를 깊게 성형하는 프레싱 과정 시 외부 피복층이 연신되면서 발생할 수 있는 백화현상을 더욱 확실하게 차단할 수 있다는 이점이 있다.
이와 관련하여, 상기 예비 측벽부를 구성하는 외부 피복층으로는, 예를 들어, 불화수지공중합체를 포함하는 불소수지계열의 소재를 사용할 수 있고, 상기 예비 바닥부와 예비 밀봉부의 외부 피복층은 일반적으로 사용되는 폴리 에스테르계 또는 폴리에틸렌계의 소재를 사용할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 전지케이스용 라미네이트 시트를 성형하여 제조된 파우치형 전지케이스를 제공한다. 구체적으로, 예비 측벽부의 두께가 상대적으로 두꺼운 라미네이트 시트를 프레싱하여 전지케이스로 제조하기 때문에, 종래에 사용된 라미네이트 시트를 사용하여 제조된 전지케이스와 비교할 때, 전극조립체 수납용 홈의 성형에 의해 예비 측벽부가 연신되어 두께가 감소하더라도, 상기 홈의 측면을 구성하는 측벽부의 두께는 상기 홈의 바닥부의 두께와 동일하거나 두꺼울 수 있다.
이와 관련하여, 도 9의 (a)는 본 발명에 따른 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지의 하부케이스 단면도이고, 도 9의 (b)는 종래의 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지의 하부케이스 단면도이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 파우치형 전지케이스(400)는 본 발명에 따른 라미네이트 시트로 제조된 전지케이스로서, 전극조립체를 수납하기 위한 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈은 바닥부(401) 및 측벽부(402)를 포함하고, 측벽부(402)에서 외측으로 연장된 밀봉부(403)가 위치한다.
파우치형 전지케이스(400)는 바닥부(401)의 두께(B1), 측벽부(402)의 두께(B2) 및 밀봉부(403)의 두께(B3)가 모두 동일하게 이루어질 수 있고, 또는, 측벽부(402)의 두께(B2)가 바닥부(401)의 두께(B1) 및 밀봉부(403)의 두께(B3)보다 더 두꺼울 수 있다.
반면에, 도 9의 (b)를 참조하면, 종래와 같은 균일한 두께로 이루어진 라미네이트 시트로 제조된 파우치형 전지케이스(410)로서, 바닥부(411)의 두께(B1')는 밀봉부(413)의 두께(B3')와 동일하나 측벽부(412)의 두께(B2')는 상대적으로 얇게 형성된 구조임을 알 수 있다. 이는 홈의 형성 과정에서 측벽부(412)가 연신되어 얇아지기 때문이다.
즉, 본 발명에 따른 파우치형 전지케이스는 전극조립체의 수납을 위한 홈이 형성되더라도 홈의 측벽부 두께가 바닥부의 두께 이상을 유지하기 때문에 라미네이트 시트의 얇은 두께에 의해 크랙이 발생하는 문제를 방지할 수 있으며, 종래의 파우치형 이차전지에 비하여 홈의 깊이를 더 깊게 성형할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파우치형 전지케이스는 바닥부, 측벽부 및 밀봉부를 포함하나, 측벽부 하부(422)와 연결되는 바닥부 일부 및 측벽부 상부(421)와 연결되는 밀봉부의 일부는 부분적으로 측벽부의 두께와 동일한 두께로 이루어지거나, 또는 바닥부의 중심부 두께보다 두껍고 밀봉부의 외측 끝단보다 두꺼운 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀들이 내부에 적층된 전지팩으로서, 어느 하나의 전지셀의 바닥부가 이웃하는 다른 전지셀의 덮개부 또는 바닥부와 밀착 대면하도록 배치된 전지팩을 제공한다.
일반적으로, 파우치형 전지셀은 이웃하는 전지셀의 홈부가 서로 대면하도록 적층되어 전지팩에 수납되는 바, 도 1 및 도 2의 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지셀의 경우, 어느 하나의 전지셀의 바닥부는 이웃하는 다른 전지셀의 덮개부와 밀착 대면하도록 배치되며, 도 3 및 도 4의 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 파우치형 전지셀의 경우, 어느 하나의 전지셀의 바닥부는 이웃하는 다른 전지셀의 바닥부와 밀착 대면하도록 배치될 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, 200: 라미네이트 시트
110, 210: 예비 홈부
101, 117, 127, 201, 317: 예비 바닥부
102, 118, 118', 128, 202, 318: 예비 측벽부
103, 119, 129, 203, 319: 예비 밀봉부
104: 예비 덮개부
105, 205: 예비 절곡선
100a, 200a, 111, 111', 121, 311: 외부 피복층
100b, 200b, 112, 112', 122, 312: 금속층
100c, 200c, 113, 113', 123, 313: 내부 실란트층
400, 410: 파우치형 전지케이스
401, 411: 바닥부
402, 412: 측벽부
403, 413: 밀봉부
421: 측벽부 상부
422: 측벽부 하부
a1, a2, a1', a2', a3, a3': 외부 피복층의 두께
b1, b2, b1', b2', b3, b3': 금속층의 두께
c1, c2, c1', c2', c3, c3': 내부 실란트층의 두께
B1, B1': 바닥부 두께
B2, B2': 측벽부 두께
B3, B3': 밀봉부 두께

Claims (13)

  1. 전지케이스용 라미네이트 시트에 있어서,
    상기 라미네이트 시트는 전극조립체를 수납하기 위한 예비 홈부로서 예비 바닥부 및 상기 예비 홈부의 측면을 구성하는 예비 측벽부를 포함하고,
    상기 예비 측벽부에서 연장된 외주변에는 예비 밀봉부가 위치하며,
    상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 외부 피복층, 금속층 및 내부 실란트층을 포함하고,
    상기 예비 측벽부의 외부 피복층 및 금속층 중 어느 하나 이상의 층은 서로 대응되는 예비 바닥부의 외부 피복층 및 금속층 보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 예비 측벽부의 금속층의 두께는 상기 예비 바닥부의 금속층의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 예비 측벽부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두꺼운 범위에서 두께 편차가 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측 각각에 전극조립체가 수납되는 예비 홈부 및 예비 덮개부가 형성되며,
    상기 예비 덮개부는 평면 형태로 이루어지고 상기 예비 바닥부의 두께와 동일한 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 예비 절곡선을 중심으로 양측에 각각 대칭이 되도록 전극조립체가 수납되는 예비 홈부가 형성되며,
    상기 예비 측벽부의 두께는 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 측벽부의 두께와 예비 밀봉부의 두께는 상기 예비 바닥부의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 피복층은, 상기 예비 측벽부의 소재가 예비 바닥부 및 예비 밀봉부의 소재와 상이한 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 예비 측벽부의 외부 피복층은 예비 바닥부 및 예비 밀봉부의 외부 피복층보다 연신율이 높은 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지케이스용 라미네이트 시트.
  10. 제 7 항에 따른 전지케이스용 라미네이트 시트를 성형하여 제조된 파우치형 전지케이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 전극조립체가 수납되는 홈의 측면을 구성하는 측벽부의 두께가 상기 홈의 바닥부의 두께와 동일하거나 두꺼운 것을 특징으로 하는 파우치형 전지케이스.
  12. 제 10 항에 따른 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀.
  13. 제 12 항에 따른 파우치형 전지셀들이 내부에 적층된 전지팩으로서,
    어느 하나의 전지셀의 바닥부가 이웃하는 다른 전지셀의 덮개부 또는 바닥부와 밀착 대면하도록 배치된 것을 특징으로 하는 전지팩.
KR1020180156837A 2018-12-07 2018-12-07 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스 KR102364469B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156837A KR102364469B1 (ko) 2018-12-07 2018-12-07 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스
US16/761,013 US11322788B2 (en) 2018-12-07 2019-10-25 Laminate sheet for battery cases having thickness deviation and pouch-shaped battery case manufactured using the same
CN201990000306.3U CN212625869U (zh) 2018-12-07 2019-10-25 用于电池壳体的层压片、袋形电池壳体、袋形电池单元和电池组
PCT/KR2019/014172 WO2020116780A1 (ko) 2018-12-07 2019-10-25 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156837A KR102364469B1 (ko) 2018-12-07 2018-12-07 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200069600A true KR20200069600A (ko) 2020-06-17
KR102364469B1 KR102364469B1 (ko) 2022-02-17

Family

ID=70973516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180156837A KR102364469B1 (ko) 2018-12-07 2018-12-07 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11322788B2 (ko)
KR (1) KR102364469B1 (ko)
CN (1) CN212625869U (ko)
WO (1) WO2020116780A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203599B4 (de) 2022-04-08 2024-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Fertigung einer Batteriepouchzelle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140131714A (ko) 2013-05-06 2014-11-14 주식회사 엘지화학 파우치 필름 포밍 장치
KR20150089556A (ko) 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 엘지화학 파우치 성형장치
JP2016143520A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 古河機械金属株式会社 全固体型リチウムイオン二次電池
KR101738542B1 (ko) * 2015-12-28 2017-05-22 주식회사 엘지화학 전극조립체 고정용 필름을 포함하는 전지셀
KR20170071759A (ko) * 2015-12-16 2017-06-26 주식회사 엘지화학 가압과 열 인가 면적이 증대된 전지케이스의 밀봉 장치
KR20170090577A (ko) * 2016-01-29 2017-08-08 주식회사 엘지화학 서로 다른 열전도성의 케이스들을 포함하고 있는 전지셀
KR20180038765A (ko) 2016-10-07 2018-04-17 주식회사 엘지화학 성형용 필름부재를 사용한 전지케이스의 제조 방법
KR20180126553A (ko) * 2016-03-25 2018-11-27 에네베이트 코포레이션 접혀진 밀봉 부분을 가진 계단형 전기화학 전지

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874384B1 (ko) * 2006-05-22 2008-12-18 주식회사 엘지화학 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 포함하고 있는 리튬이차전지
KR20090092108A (ko) * 2008-02-26 2009-08-31 도레이새한 주식회사 이차전지 패키지용 라미네이트 시트 및 이를 포함하는이차전지
KR101192090B1 (ko) * 2008-06-09 2013-11-27 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR101191635B1 (ko) * 2010-05-24 2012-10-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 파우치, 그의 제조 방법 및 상기 파우치를 포함하는 이차 전지
US20110311862A1 (en) 2010-06-21 2011-12-22 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
KR101467859B1 (ko) 2013-02-18 2014-12-03 주식회사 엘지화학 이차전지용 전지케이스
KR101861888B1 (ko) * 2014-05-13 2018-05-28 주식회사 엘지화학 고성형성을 갖는 이차전지용 케이스 및 이의 제조방법
KR20160120090A (ko) 2015-04-07 2016-10-17 주식회사 엘지화학 절연성이 개선된 파우치 외장 부재 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140131714A (ko) 2013-05-06 2014-11-14 주식회사 엘지화학 파우치 필름 포밍 장치
KR20150089556A (ko) 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 엘지화학 파우치 성형장치
JP2016143520A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 古河機械金属株式会社 全固体型リチウムイオン二次電池
KR20170071759A (ko) * 2015-12-16 2017-06-26 주식회사 엘지화학 가압과 열 인가 면적이 증대된 전지케이스의 밀봉 장치
KR101738542B1 (ko) * 2015-12-28 2017-05-22 주식회사 엘지화학 전극조립체 고정용 필름을 포함하는 전지셀
KR20170090577A (ko) * 2016-01-29 2017-08-08 주식회사 엘지화학 서로 다른 열전도성의 케이스들을 포함하고 있는 전지셀
KR20180126553A (ko) * 2016-03-25 2018-11-27 에네베이트 코포레이션 접혀진 밀봉 부분을 가진 계단형 전기화학 전지
KR20180038765A (ko) 2016-10-07 2018-04-17 주식회사 엘지화학 성형용 필름부재를 사용한 전지케이스의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102364469B1 (ko) 2022-02-17
WO2020116780A1 (ko) 2020-06-11
CN212625869U (zh) 2021-02-26
US20210151823A1 (en) 2021-05-20
US11322788B2 (en) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101191635B1 (ko) 이차 전지용 파우치, 그의 제조 방법 및 상기 파우치를 포함하는 이차 전지
KR101264430B1 (ko) 이차전지의 파우치
KR102566302B1 (ko) 이차 전지
KR101596269B1 (ko) 안전성이 향상된 신규한 구조의 전지셀
KR102334019B1 (ko) 다종 금속 차단층을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하고 있는 전지셀
US20130065113A1 (en) Lithium secondary battery for improving bondability of tab to polymer film
JP6837320B2 (ja) 蓄電デバイス用外装ケース及びその製造方法
KR101229228B1 (ko) 수분 차단성이 향상된 이차전지
US20200358044A1 (en) Pouch-type secondary battery having unsealed portion
US20160079576A1 (en) Battery case having anti-wrinkle pattern
JP5558912B2 (ja) ラミネート組電池及び組電池用ラミネート外装材
KR20200055680A (ko) 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법
KR102246095B1 (ko) 성형용 필름부재를 사용한 전지케이스의 제조 방법
KR100874384B1 (ko) 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 포함하고 있는 리튬이차전지
KR101689749B1 (ko) 엠보싱이 형성된 이차전지용 파우치 및 그의 제조방법
KR102364469B1 (ko) 두께의 편차가 있는 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용하여 제조된 파우치형 전지케이스
KR102414195B1 (ko) 이차전지용 파우치 및 이를 포함하는 이차전지
KR102504794B1 (ko) 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
US20200028127A1 (en) Secondary battery
JP5561775B2 (ja) フィルム外装型電池、およびその製造方法
KR102562335B1 (ko) 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20220135568A (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 그의 성형 장치, 파우치 형 이차 전지
KR102566013B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102515102B1 (ko) 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
JP2011243522A (ja) ラミネート組電池及び組電池用ラミネート外装材

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant