KR20200102261A - Pouch-type Secondary Battery Comprising Deformation Preventing Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은 변형방지 구조물을 포함하는 파우치형 이차전지에 대한 것으로서, 구체적으로, 파우치형 이차전지의 제조시 탈기 과정에서 전지케이스의 형태가 변형되는 것을 방지하기 위하여 전극조립체 외면에 변형방지 구조물이 부가된 파우치형 이차전지에 대한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery including a deformation-preventing structure, and specifically, a deformation-preventing structure is added to the outer surface of the electrode assembly to prevent the shape of the battery case from being deformed during the degassing process when manufacturing the pouch-type secondary battery. It is about a pouch-type secondary battery.
모바일 기기의 경량화 및 다기능화 추세에 따라 이들의 전원으로 사용되는 이차전지의 용량 및 전압을 증가시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.In accordance with the trend of lightening and multifunctional mobile devices, various studies are being conducted to increase the capacity and voltage of secondary batteries used as power sources thereof.
특히, 에너지 밀도 및 작동 전위가 높고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지의 사용이 증가하고 있으며, 그것의 형상에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지 등으로 구분할 수 있다.In particular, the use of lithium secondary batteries with high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate is increasing, and can be classified into cylindrical secondary batteries, prismatic secondary batteries, or pouch-type secondary batteries according to their shape. have.
이들 가운데 파우치형 이차전지는 제조가 용이하고 에너지 밀도가 높으며 용이한 형태 변형이 가능한 장점이 있는 바, 사용량이 증가하고 있는 추세이다.Among these, pouch-type secondary batteries are easy to manufacture, have high energy density, and are capable of easily transforming their shape, and thus their usage is increasing.
상기 파우치형 이차전지의 제조 과정은 충방전에 의해 전지를 활성화시키는 과정을 포함하는데, 이 때 전해액 등의 부반응에 의해 가스가 형성될 수 있는 바, 상기 가스는 파우치형 전지셀을 진공 상태로 감압하는 방법 등을 통해 전지셀 내부에서 제거될 수 있다.The manufacturing process of the pouch-type secondary battery includes a process of activating the battery by charging and discharging. In this case, gas may be formed by side reactions such as an electrolyte, and the gas decompresses the pouch-type battery cell to a vacuum state. It can be removed from the inside of the battery cell through a method or the like.
일반적으로 파우치형 이차전지는 변형이 용이한 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 사용하는 바, 전지셀 내부에서 형성된 가스를 배출하는 과정에서 전지케이스가 내부로 함몰되는 등 전지케이스의 변형이 용이하게 일어나는 문제가 있다. In general, pouch-type secondary batteries use a battery case made of an easily deformable aluminum laminate sheet, and the battery case is easily deformed, such as the battery case being recessed in the process of discharging the gas formed inside the battery cell. there is a problem.
이와 같이 변형된 파우치형 이차전지를 사용하여 전지팩을 조립하는 경우에는, 전지셀의 크기가 균일하지 않고 전지팩 내부에 예상치 못한 잉여 공간이 형성될 수 있으며, 전지셀의 안정적인 고정이 어려울 수 있다.In the case of assembling the battery pack using the pouch-type secondary battery modified as described above, the size of the battery cells is not uniform, and unexpected excess space may be formed inside the battery pack, and it may be difficult to stably fix the battery cells. .
이와 관련하여, 특허문헌 1은 전지케이스의 내면과 전극조립체의 외면 사이의 적어도 일부에는 전지셀의 형상 유지를 위한 전기절연성의 형상유지 부재가 개재되어 있는 전지셀에 대한 것으로서, 전지셀의 활성화 과정 이후 탈기 공정 중에 전지케이스의 형상이 변형되는 것을 억제하는 기능을 한다.In this regard, Patent Document 1 relates to a battery cell in which at least a part between the inner surface of the battery case and the outer surface of the electrode assembly is interposed with an electrically insulating shape-retaining member for maintaining the shape of the battery cell, and the activation process of the battery cell It functions to suppress the shape of the battery case from being deformed during the subsequent degassing process.
그러나, 특허문헌 1의 형상 유지 부재는 전지케이스 내부에서 고정이 용이하지 않고, 전극조립체와 밀착 배열되는 경우에는 전극조립체의 전해액 함침성이 떨어지는 문제가 있다.However, the shape-maintaining member of Patent Document 1 is not easily fixed inside the battery case, and when it is closely arranged with the electrode assembly, there is a problem in that the electrolyte impregnation property of the electrode assembly is poor.
특허문헌 2는 전극조립체의 외면과 전지케이스의 내면 사이에 보호 부재가 위치하고, 상기 보호 부재는 평면상으로 전극조립체의 양극 단자 및 음극 단자가 돌출된 외주변을 제외한 나머지 외주변을 감싸는 구조로 이루어진 전지셀에 대한 것이다. 상기 특허문헌 2의 보호 부재는 전극조립체의 측면 방향에만 위치하기 때문에 전극조립체의 상면 및 하면과 대면하는 위치에 위치하는 전지케이스 부분이 변형되는 것을 방지하기 어렵다.In Patent Document 2, a protective member is located between the outer surface of the electrode assembly and the inner surface of the battery case, and the protective member has a structure that covers the rest of the outer periphery except for the outer periphery where the positive and negative terminals of the electrode assembly protrude in a plane. It is about battery cells. Since the protective member of Patent Document 2 is located only in the lateral direction of the electrode assembly, it is difficult to prevent the battery case portion located at a position facing the upper and lower surfaces of the electrode assembly from being deformed.
특허문헌 3은 파우치 케이스와 전극조립체 사이에 보강부재가 설치된 구조의 이차전지에 대한 것으로서, 상기 보강부재는 전극조립체와 맞닿는 파우치 케이스 일면의 둘레를 따라 형성되는 제1프레임과 상기 제1프레임으로부터 전극조립체 측으로 이격된 판 형상의 지지부, 및 상기 제1프레임과 상기 지지부를 연결시키는 제2프레임을 포함하는 구조이다.Patent Document 3 relates to a secondary battery having a structure in which a reinforcing member is installed between a pouch case and an electrode assembly, wherein the reinforcing member includes a first frame formed along the periphery of one surface of the pouch case in contact with the electrode assembly and an electrode from the first frame. It is a structure including a plate-shaped support part spaced apart from the assembly side, and a second frame connecting the first frame and the support part.
상기 특허문헌 3의 보강부재에서 전극조립체 외면에 위치하는 지지부는 전극조립체의 모서리 부분을 감싸는 구조가 아니기 때문에 전극조립체의 모서리와 대응되는 전지케이스 부분이 변형되는 것을 방지하지 못하는 문제가 있다.In the reinforcing member of Patent Document 3, since the support portion located on the outer surface of the electrode assembly does not have a structure surrounding the edge portion of the electrode assembly, there is a problem in that the battery case portion corresponding to the edge of the electrode assembly is not deformed.
특허문헌 4는 외부 충격에 의한 전극조립체의 손상을 방지하기 위하여, 전극단자가 위치하지 않는 전극조립체의 하단과 전지케이스 내면 사이의 이격 공간에 보강부재가 장착되어 있는 구조의 이차전지에 대한 것이다. 그러나, 특허문헌 4의 이차전지는 전극조립체의 하단에서 인가되는 충격에 대한 보호만 이루어질 수 있는 구조인 점에서, 전극조립체의 보호 및 전지케이스의 변형 방지의 목적을 달성하기 어렵다.Patent Document 4 relates to a secondary battery having a structure in which a reinforcing member is mounted in a space between the lower end of the electrode assembly where the electrode terminal is not located and the inner surface of the battery case in order to prevent damage to the electrode assembly due to external impact. However, since the secondary battery of Patent Document 4 has a structure that can only protect against an impact applied from the lower end of the electrode assembly, it is difficult to achieve the purpose of protecting the electrode assembly and preventing deformation of the battery case.
이와 같이, 파우치형 이차전지에 있어서, 전지셀의 충방전 후 탈기 과정에서 전지케이스의 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있으면서, 전극조립체에 대한 전해액 함침성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.As described above, in the pouch-type secondary battery, there is a high need for a technology that can prevent the shape of the battery case from being deformed during the degassing process after charging and discharging the battery cell, while securing the electrolyte impregnation property for the electrode assembly. Actually.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 이차전지의 탈기 과정에서 전지케이스가 변형되는 것을 방지하여 치수 안정성을 향상시킬 수 있으며, 전극조립체의 전해액 함침성이 낮아지는 것을 방지할 수 있는 변형방지 구조물을 포함하는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and it is possible to prevent the battery case from being deformed during the degassing process of the pouch-type secondary battery, thereby improving dimensional stability, and preventing the electrolyte impregnation of the electrode assembly from lowering. It is an object of the present invention to provide a pouch-type secondary battery including a deformation preventing structure.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 전극조립체 및 전해액을 수용하는 파우치형 이차전지에 있어서, 전지케이스 내부에 위치하는 전극조립체의 외면에는 변형방지 구조물이 부가되어 있으며, 상기 변형방지 구조물은 서로 대향 방향에 위치하는 제1부재 및 제2부재를 포함하는 파우치형 이차전지일 수 있다.An embodiment of the present invention for achieving this object is in a pouch-type secondary battery accommodating an electrode assembly and an electrolyte, a deformation preventing structure is added to the outer surface of the electrode assembly located inside the battery case, and the deformation preventing structure May be a pouch-type secondary battery including a first member and a second member positioned in opposite directions to each other.
상기 제1부재 및 제2부재는 상기 전극조립체의 모서리부를 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.The first member and the second member may have a structure surrounding a corner portion of the electrode assembly.
상기 상기 제1부재 및 제2부재는 상기 전극조립체의 적어도 어느 일측 면부와 대면하는 평면부 및 전극조립체의 모서리부를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부를 포함하고, 상기 제1부재 및 제2부재의 평면부에는 개구가 형성되어 있는 구조일 수 있다.The first member and the second member include a flat portion facing at least one side of the electrode assembly and an edge portion positioned at a portion surrounding a corner portion of the electrode assembly, and a flat portion of the first member and the second member There may be a structure in which an opening is formed.
상기 변형방지 구조물은 다공성 구조로 이루어질 수 있다.The deformation preventing structure may be made of a porous structure.
상기 변형방지 구조물은 절연성 소재로 이루어질 수 있다.The deformation preventing structure may be made of an insulating material.
상기 변형방지 구조물은 GMT(glass fiber reinforced thermoplastics), LWRT(low weight reinforced thermoplastics), FRPT(Flame Retardant Protection Tape), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy), FEP(Fluorinated ethylene propylene), PET(Polyethylene terephthalate), 및 PE(Polyethylene)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.The deformation preventing structure is GMT (glass fiber reinforced thermoplastics), LWRT (low weight reinforced thermoplastics), FRPT (Flame Retardant Protection Tape), PPS (Poly Phenylene Sulfide), PTFE (Polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy), FEP (Fluorinated ethylene). propylene), PET (Polyethylene terephthalate), and PE (Polyethylene).
상기 변형방지 구조물은 전극조립체의 상부를 감싸는 제1부재, 및 전극조립체의 하부를 감싸는 제2부재를 포함하고, 상기 제1부재는 전극조립체의 상면부 및 모서리부를 감싸는 구조이고, 상기 제2부재는 전극조립체의 하면부 및 모서리부를 감싸는 구조일 수 있다.The deformation preventing structure includes a first member surrounding an upper portion of the electrode assembly, and a second member surrounding the lower portion of the electrode assembly, the first member having a structure surrounding the upper surface and corner portions of the electrode assembly, and the second member May be a structure surrounding the lower surface and corners of the electrode assembly.
상기 변형방지 구조물은 전극조립체의 우측을 감싸는 제1부재, 및 전극조립체의 좌측을 감싸는 제2부재를 포함하고, 상기 제1부재는 전극조립체의 우측 면부 및 모서리부를 감싸는 구조이고, 상기 제2부재는 전극조립체의 좌측 면부 및 모서리부를 감싸는 구조일 수 있다.The deformation preventing structure includes a first member surrounding the right side of the electrode assembly, and a second member surrounding the left side of the electrode assembly, the first member having a structure surrounding the right side and corner portions of the electrode assembly, and the second member May be a structure surrounding the left side and corners of the electrode assembly.
상기 제1부재 및 제2부재는 상하방향 또는 수평방향으로 중첩되어 서로 간에 결합이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.The first member and the second member may be overlapped in a vertical direction or a horizontal direction to be coupled to each other.
상기 제1부재 및 제2부재가 결합된 상태에서, 상기 변형방지 구조물은 사각기둥, 타원기둥, 원기둥 형태이거나 또는 적어도 일부분에 이들의 프레임 형태를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.In a state in which the first member and the second member are combined, the deformation preventing structure may be formed in the shape of a square pillar, an oval cylinder, a cylinder shape, or at least a part of a structure including a frame shape thereof.
상기 전지케이스는 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어지고, 상기 금속층은 스테인리스 소재로 이루어진 파우치형 이차전지.The battery case is made of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and the metal layer is a pouch-type secondary battery made of a stainless steel material.
상기 라미네이트 시트는 금속층 및 실란트층을 포함하고, 상기 파우치형 이차전지의 외면에는 절연성 라벨이 부가된 구조일 수 이있다.The laminate sheet may include a metal layer and a sealant layer, and an insulating label may be added to the outer surface of the pouch-type secondary battery.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the pouch-type secondary battery.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전지케이스 내부에 위치하는 전극조립체의 외면에 변형방지 구조물을 부가하여 탈기 과정에서 압력에 의해 전지케이스가 변형되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the pouch-type secondary battery according to the present invention can prevent the battery case from being deformed by pressure during the degassing process by adding a deformation preventing structure to the outer surface of the electrode assembly located inside the battery case.
또한, 전극조립체의 모서리부를 감싸는 구조의 변형방지 구조물을 적용함으로써, 전지케이스의 전극조립체 수납부의 형태가 변형되는 것을 최소화할 수 있다.In addition, by applying the deformation preventing structure of the structure surrounding the edge of the electrode assembly, it is possible to minimize the deformation of the shape of the electrode assembly receiving portion of the battery case.
이와 같이 전지케이스의 형태 변형을 억제함으로써 상기 파우치형 이차전지를 포함하는 전지팩 또는 전지모듈 조립시 형태 안정성을 확보할 수 있는 바, 파우치형 이차전지의 위치 설계 및 고정을 용이하게 할 수 있다.By suppressing the shape deformation of the battery case as described above, shape stability can be secured when assembling the battery pack or battery module including the pouch-type secondary battery, and it is possible to easily design and fix the position of the pouch-type secondary battery.
또한, 상기 변형방지 구조물로서 다공성 소재를 사용하는 경우에는 변형방지 구조물의 부가로 인하여 전극조립체의 전해액 함침성이 낮아지는 문제를 방지할 수 있으며, 절연성 소재의 변형방지 구조물을 사용함으로써 파우치형 이차전지의 단락을 방지하고 전해액 부반응을 방지할 수 있다.In addition, when a porous material is used as the deformation prevention structure, the problem of lowering the electrolyte impregnation property of the electrode assembly due to the addition of the deformation prevention structure can be prevented, and by using the deformation prevention structure of an insulating material, a pouch-type secondary battery It can prevent short circuit and prevent side reaction of electrolyte.
도 1은 제1실시예에 따른 변형방지 구조물을 포함하는 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 제2실시예에 따른 변형방지 구조물의 분해 사시도이다.
도 3은 전극조립체에 제3실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.
도 4는 전극조립체에 제4실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.
도 5는 전극조립체에 제5실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.
도 6은 전극조립체에 제6실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.
도 7은 절연성 라벨이 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a pouch-type secondary battery including a deformation preventing structure according to a first embodiment.
2 is an exploded perspective view of a deformation preventing structure according to a second embodiment.
3 is an exploded perspective view illustrating a state in which the deformation preventing structure according to the third embodiment is added to the electrode assembly.
4 is an exploded perspective view illustrating a state in which the deformation preventing structure according to the fourth embodiment is added to the electrode assembly.
5 is an exploded perspective view of a state in which a deformation preventing structure according to a fifth embodiment is added to an electrode assembly.
6 is an exploded perspective view illustrating a state in which a deformation preventing structure according to the sixth embodiment is added to an electrode assembly.
7 is a perspective view of a pouch-type secondary battery to which an insulating label is added.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment in which one of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
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.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is connected indirectly with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless specifically stated to the contrary, but means that other components may be further included.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The invention of the present application will be described with reference to the drawings in detailed examples.
도 1은 제1실시예에 따른 변형방지 구조물을 포함하는 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a pouch-type secondary battery including a deformation preventing structure according to a first embodiment.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지케이스(110) 내부에는 전극조립체(100) 및 전해액(도시하지 않음)이 수용되는 바, 전극조립체(100)는 외면에 변형방지 구조물이 부가된 상태에서 전지케이스(110)에 수납될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
본 발명에 따른 변형방지 구조물은 전지케이스와 접촉하여 단락이 일어나는 것을 방지하기 위하여 절연성 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 변형방지 구조물은 GMT(glass fiber reinforced thermoplastics), LWRT(low weight reinforced thermoplastics), FRPT(Flame Retardant Protection Tape), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy), FEP(Fluorinated ethylene propylene), PET(Polyethylene terephthalate), 및 PE(Polyethylene)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The deformation preventing structure according to the present invention may be made of an insulating material to prevent a short circuit from occurring in contact with the battery case. For example, the deformation preventing structure is GMT (glass fiber reinforced thermoplastics), LWRT (low weight reinforced thermoplastics), FRPT (Flame Retardant Protection Tape), PPS (Poly Phenylene Sulfide), PTFE (Polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy), It may be one or more selected from the group consisting of fluorinated ethylene propylene (FEP), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene (PE).
변형방지 구조물은 전극조립체를 중심으로 서로 대향 방향에 위치하는 제1부재(120) 및 제2부재(130)로 구성된다.The deformation prevention structure is composed of a
도 1에 도시된 변형방지 구조물을 구성하는 제1부재(120)는 전극조립체(100)의 상부에 위치하고 전극조립체의 상면부(101) 및 모서리부(102)를 감싸는 구조이며, 제2부재(130)는 전극조립체(100)의 하부에 위치하고 전극조립체의 하면부(103) 및 모서리부(102)를 감싸는 구조이다.The
제1부재(120)는 전극조립체의 외면에 부가된 상태에서 전극조립체의 상면부(101)와 대면하는 평면부(121) 및 전극조립체의 모서리부(102)를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부(123)를 포함한다.The
제2부재(130)는 전극조립체의 외면에 부가된 상태에서 전극조립체의 하면부(103)와 대면하는 평면부(131) 및 전극조립체의 모서리부(102)를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부(133)를 포함한다.The
제1부재(120)의 평면부(121)와 제2부재(130)의 평면부(131)에는 개구(122, 132)가 형성되어 있는 바, 개구(122, 132)를 통해 전해액이 전극조립체 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 전극조립체 외면에 부가된 변형방지 구조물에 의해 전극조립체에 대한 전해액 함침성이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 원형의 개구가 8개 형성된 제1부재 및 제2부재를 도시하고 있으나, 개구의 형태 및 개수는 이에 한정되지 않으며, 타원형, 다각형, 슬릿형 등이 형성될 수 있고, 이들이 혼합된 형태가 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 개구는 도 3의 제1부재(320) 및 제2부재(330)와 같이 넓은 엣지부를 포함하는 경우에는 엣지부에 형성될 수 있다.1 shows a first member and a second member having eight circular openings, but the shape and number of the openings are not limited thereto, and an oval, polygonal, slit shape, etc. may be formed, and they are mixed. Of course, can be formed. In addition, when the opening includes a wide edge portion such as the
도 1의 전극조립체(100)는 전체적으로 전극 탭을 제외한 부분이 직육면체 형상으로 이루어진 형태를 도시하고 있으나, 전극조립체의 형태는 이에 한정되지 않으며, 복수의 전극조립체들로 구성될 수 있음은 물론이다.The
구체적으로, 전극조립체는 판상형 극판들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 스택형 전극조립체, 스택형의 유닛셀이 서로 접착된 상태로 적층되는 라미네이션/스택형 전극조립체, 스택형의 유닛셀들이 분리필름으로 권취되어 형성되는 스택/폴딩형 전극조립체, 또는 시트형의 전극들 사이에 시트형의 분리막이 개재된 상태로 권취된 형태의 젤리-롤형 전극조립체일 수 있다.Specifically, the electrode assembly includes a stacked electrode assembly in which plate-shaped electrode plates are stacked with a separator interposed therebetween, a lamination/stack-type electrode assembly in which stacked unit cells are adhered to each other, and stacked unit cells. It may be a stack/folding type electrode assembly formed by being wound with a separation film, or a jelly-roll type electrode assembly in a form in which a sheet-shaped separator is interposed between the sheet-shaped electrodes.
도 2는 제2실시예에 따른 변형방지 구조물의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a deformation preventing structure according to a second embodiment.
도 2를 참조하면, 변형방지 구조물은 제1부재(220) 및 제2부재(230)를 포함한다. 제1부재(220) 및 제2부재(230)는 도 1에 도시된 변형방지 구조물의 제1부재(120) 및 제2부재(130)와 비교할 때, 평면부(121, 131)가 생략된 구조인 바, 전체적으로 장방형의 외주변 프레임 형태로서, 전극조립체의 모서리를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부로만 구성된다.Referring to FIG. 2, the deformation preventing structure includes a
즉, 제1부재(220) 및 제2부재(230)는 전극조립체의 모서리 외면을 감싸는 형태인 바, 탈기 과정에서 전지케이스가 변형되면서 전극조립체의 모서리 부분에 압력이 인가되더라도, 전극조립체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.That is, the
또한, 제1부재(220) 및 제2부재(230)는 전지케이스가 변형되는 외력 보다 큰 반력을 갖는 소재로 이루어질 수 있고, 전극조립체가 수납된 전지케이스 수납부의 내측면과 밀착 배열될 수 있는 바, 수납부 외부에서 외력이 인가되는 경우, 수납부의 프레임 형태가 구겨지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
하나의 구체적인 실시예로서, 제1부재(220)의 코너부(221)에는 하향 연장된 연장부(224)가 형성되고 및 제2부재(230)의 코너부(231)에는 상향 연장된 연장부(234)가 형성될 수 있는 바, 연장부(224, 234)의 길이는 전극조립체의 두께의 50%와 같거나 더 작게 형성될 수 있으며, 전극조립체의 수직방향 모서리의 외면을 감싸는 형태일 수 있다.As one specific embodiment, a downwardly extending
도 3은 전극조립체에 제3실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating a state in which the deformation preventing structure according to the third embodiment is added to the electrode assembly.
도 3을 참조하면, 변형방지 구조물을 구성하는 제1부재(320)는 전극조립체(300)의 상부에 위치하고, 제2부재(330)는 전극조립체(300)의 하부에 위치한다.Referring to FIG. 3, the
제1부재(320)는 전극조립체(300)의 상면부(301)와 대면하는 평면부(321) 및 전극조립체(300)의 모서리부(302)를 감싸는 엣지부(323)를 포함하고, 제2부재(330)는 전극조립체(300)의 하면부(303)와 대면하는 평면부(331) 및 전극조립체(300)의 모서리부(302)를 감싸는 엣지부(333)를 포함한다.The
도 3에 도시된 변형방지 구조물은 미세 다공성 구조(도시하지 않음)로 이루어질 수 있으며, 상기 미세 다공성 구조는 전해액이 전극조립체 방향으로 이동하여 전극조립체의 전해액 함침성이 문제되지 않도록 3차원 개방형의 미세 다공성 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.The deformation preventing structure shown in FIG. 3 may be made of a microporous structure (not shown), and the microporous structure is a three-dimensional open microstructure so that the electrolyte is moved in the direction of the electrode assembly so that impregnation of the electrode assembly does not have a problem. It is preferably made of a porous structure.
제1부재(320) 및 제2부재(330)는 엣지부(323, 333)가 전극조립체의 모서리부(302)를 감싸면서 서로 마주보는 방향으로 부분적으로 연장된 연장부를 포함하는 구조인 바, 전극조립체의 측면 방향 외면을 포함한 모든 방향 외면의 보호가 가능하다.The
제1부재(320) 및 제2부재(330)에서 연장된 연장부는 적어도 일부가 서로 맞물리는 구조로 이루어지는 바, 전지케이스 내부에서 제1부재(320) 및 제2부재(330)의 고정이 용이하게 이루어질 수 있고, 제1부재(320) 및 제2부재(330) 사이에 형성되는 내부 공간에 전극조립체를 수납할 수 있다. 상기 내부 공간은 전극조립체의 손상을 방지하고, 전지케이스 내부에서 불필요한 잉여공간이 생기는 것을 방지하기 위하여 전극조립체와 동일한 크기 및 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.At least a portion of the extension part extending from the
한편, 미세 다공성 구조로 이루어진 제1부재(320) 및 제2부재(330)는 도 3에 도시된 바와 달리, 추가적으로 일면 이상에서 1개 이상의 개구가 더 형성된 구조일 수 있다.Meanwhile, the
도 4는 전극조립체에 제4실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view illustrating a state in which the deformation preventing structure according to the fourth embodiment is added to the electrode assembly.
도 4를 참조하면, 변형방지 구조물은 전극조립체(400)의 우측을 감싸는 제1부재(420) 및 전극조립체(400)의 좌측을 감싸는 제2부재(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the deformation preventing structure includes a
제1부재(420) 및 제2부재(430)는 전극조립체(400)의 상면부(401) 및 하면부(403)와 대면하는 평면부를 포함하지 않으며, 전극조립체(400)의 모서리부(402)를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부(423, 433)만으로 구성된 구조이다. 즉, 제1부재(420) 및 제2부재(430)는 전극조립체(400)의 모서리부(402)의 외면을 감싸는 구조이다.The
또한, 제1부재(420) 및 제2부재(430)는 전극조립체(400)의 우측 면부(405) 및 좌측 면부(406)와 대면하는 평면부도 포함하지 않는 구조이다.In addition, the
이와 같이 우측 면부(405) 및 좌측 면부(406)와 대면하는 평면부를 포함하지 않는 경우에는, 전극조립체와 전해액의 직접 접촉이 이루어질 수 있고, 변형방지 구조물의 무게를 줄일 수 있으면서 전극조립체 수납부의 깊이 방향의 형태 지지도 가능한 장점이 있다.In the case of not including the flat portion facing the
제1부재(420) 및 제2부재(430)는 전극조립체(400)의 모서리부(402)를 감싸는 부분에 위치하는 엣지부(423, 433)만으로 구성된 구조이기 때문에 전극조립체(400)의 전극 탭이 돌출되는 방향을 자유롭게 설계할 수 있다.Since the
또한, 제1부재(420) 및 제2부재(430)는 서로 대향 방향으로 엣지부(423, 433)가 연장된 구조인 바, 연장된 엣지부는 서로 맞닿을 수 있고, 맞닿은 상태에서 서로 결합되어 고정될 수 있다.In addition, the
도 5는 전극조립체에 제5실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view of a state in which a deformation preventing structure according to a fifth embodiment is added to an electrode assembly.
도 5를 참조하면, 변형방지 구조물은 전극조립체(500)의 외면을 감싸는 제1부재(520) 및 제2부재(530)를 포함하고, 내부에 형성된 공간에 전극조립체(500)를 수용할 수 있는 형태로 이루어진다5, the deformation preventing structure includes a
제1부재(520)는 전극조립체(500)의 우측을 감싸고, 제2부재(530)는 전극조립체(500)의 좌측을 감싸는 형태이다.The
제1부재(520)는 전극조립체(500)의 상면부(501) 일부, 하면부(503) 일부와 우측 면부(505)를 감싸는 평면부(521), 및 전극조립체(500)의 전극 탭과 인접한 모서리부(502)를 감싸는 엣지부(523)를 포함하고, 제2부재(530)는 전극조립체(500)의 상면부(501) 일부, 하면부(503) 일부와 좌측 면부(506)를 감싸는 평면부(531)와 전극조립체(500)의 모서리부(502)를 감싸는 엣지부(533)를 포함한다.The
제1부재(520) 및 제2부재(530)는 평면부(521, 531)에 오목부 및 볼록부가 형성되어 서로 맞물림 결합될 수 있는 구조로 이루어지는 바, 서로 결합된 상태에서 돌출된 전극 탭이 위치하는 부분은 개방된 형태로 이루어질 수 있다.The
또는, 상기 제1부재(520) 및 제2부재(530)는 맞물림 결합 구조를 포함하지 않고 테이프를 사용하여 결합될 수 있음은 물론이다.Alternatively, it goes without saying that the
도 6은 전극조립체에 제6실시예에 따른 변형방지 구조물이 부가된 상태의 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view illustrating a state in which a deformation preventing structure according to the sixth embodiment is added to an electrode assembly.
일반적으로 전극조립체의 외면에 부가되는 변형방지 구조물은 결합된 상태에서 사각기둥, 타원기둥, 원기둥 또는 이들의 프레임 형태로 이루어질 수 있다. 도 6을 참조하면, 전극조립체(600)는 권취된 형태의 젤리-롤형 전극조립체인 바, 도 6에 도시된 변형방지 구조물은 결합된 상태에서 원기둥 형태로 이루어진다.In general, the deformation preventing structure added to the outer surface of the electrode assembly may be formed in the form of a square column, an elliptical column, a cylinder, or a frame thereof in a combined state. Referring to FIG. 6, the
변형방지 구조물은 제1부재(620) 및 제2부재(630)로 구성되고, 이들이 서로 맞닿는 부분은 오목부 및 볼록부가 형성되어 서로 맞물림 결합이 이루어질 수 있는 구조이다. 이와 같은 맞물림 결합에 의해 변형방지 구조물은 원위치 고정이 용이하게 이루어질 수 있다.The deformation-preventing structure is composed of a
제1부재(620) 및 제2부재(630)는 개구(621, 631)가 형성되어 전해액이 전극조립체 방향으로 용이하게 이동할 수 있는 구조일 수 있고, 또는 선택적으로 전해액이 통과될 수 있는 다공성 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 제1부재(620) 및 제2부재(630)는 절연성 소재로 이루어질 수 있다.The
원기둥 형태의 변형방지 구조물에서 전극 탭이 돌출된 양측 끝단(627, 637)은 개방된 구조로 이루어지고, 도 6에 도시된 바와 달리, 양측 끝단(627, 637)은 전극 탭 방향으로 연장된 구조를 더 포함할 수 있다.In the cylindrical structure for preventing deformation, both ends 627 and 637 from which the electrode tabs protrude are made of an open structure, and as shown in FIG. 6, both ends 627 and 637 are extended in the direction of the electrode tabs. It may further include.
도 7은 절연성 라벨이 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이다.7 is a perspective view of a pouch-type secondary battery to which an insulating label is added.
도 7을 참조하면, 전지케이스(710)는 내부 실란트층인 수지층(701a)과 외부 물질의 유입을 방지하기 위한 금속층(701b)을 포함하는 라미네이트 시트(701)로 이루어진 파우치형 이차전지용 전지케이스이다.Referring to FIG. 7, the
본 발명은 전지케이스 내부에 변형방지 구조물을 포함하더라도 전체적인 무게가 증가하는 것을 방지하기 위하여, 파우치형 이차전지의 절연성을 확보하기 위한 외부 수지층을 포함하지 않는 구조인 바, 이를 보완하기 위하여 외면에 절연성 라벨(740)이 부가된 파우치형 이차전지를 제공한다.The present invention is a structure that does not include an external resin layer for securing the insulation of a pouch-type secondary battery in order to prevent an increase in overall weight even if a deformation preventing structure is included inside the battery case. It provides a pouch-type secondary battery to which the insulating
일반적으로 파우치형 전지케이스용 라미네이트 시트의 금속층으로 알루미늄 호일(foil)을 사용하는 경우 상기 알루미늄 호일의 두께는 20 마이크로미터 내지 40마이크로미터이다. 그러나, 본 발명과 같이 라미네이트 시트의 금속층으로서 스테인레스 소재를 사용하는 경우에는 높은 강성을 갖는 소재의 특성을 고려할 때, 알루미늄 호일을 사용하는 경우와 비교할 때 더 얇은 두께의 스테인레스 소재를 포함하는 전지케이스를 적용할 수 있다.In general, when an aluminum foil is used as the metal layer of the pouch-type battery case laminate sheet, the thickness of the aluminum foil is 20 micrometers to 40 micrometers. However, in the case of using a stainless material as the metal layer of the laminate sheet as in the present invention, considering the characteristics of the material having high rigidity, a battery case including a stainless material having a thinner thickness compared to the case of using an aluminum foil is used. Can be applied.
따라서, 이와 같이 라미네이트 시트의 금속층으로서 스테인리스 소재를 사용하는 경우에는 전체적인 라미네이트 시트의 두께 감소 효과가 있을 뿐 아니라, 무게 증가를 최소화할 수 있다.Therefore, in the case of using a stainless steel material as the metal layer of the laminate sheet as described above, not only the thickness of the entire laminate sheet is reduced, but also the weight increase can be minimized.
상기 파우치형 이차전지의 외면에 부가된 절연성 라벨의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 시트형으로 이루어져서 도 7과 같이 포장되는 형태로 부가될 수 있을 뿐 아니라, 열수축성 튜브 형태로 이루어질 수 있다.The shape of the insulating label added to the outer surface of the pouch-type secondary battery is not particularly limited, for example, it may be formed in a sheet shape and added in a packaged form as shown in FIG. 7, and may be formed in a heat-shrinkable tube shape. .
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
100, 300, 400, 500, 600: 전극조립체
101, 301, 401, 501: 상면부
102. 302, 402, 502: 모서리부
103, 303, 403, 503: 하면부
110: 전지케이스
120, 220, 320, 420, 520, 620: 제1부재
121, 131, 321, 331, 521, 531: 평면부
122, 132, 621, 631: 개구
123, 133, 323, 333, 423, 433, 523, 533: 엣지부
130, 230, 330, 430, 530, 630: 제2부재
221, 231: 코너부
224. 234: 연장부
405, 505: 우측 면부
406, 506: 좌측 면부
627, 637: 끝단
701: 라미네이트 시트
701a: 수지층
701b: 금속층
740: 절연성 라벨100, 300, 400, 500, 600: electrode assembly
101, 301, 401, 501: upper surface
102. 302, 402, 502: corner
103, 303, 403, 503: lower surface
110: battery case
120, 220, 320, 420, 520, 620: first member
121, 131, 321, 331, 521, 531: flat part
122, 132, 621, 631: opening
123, 133, 323, 333, 423, 433, 523, 533: edge part
130, 230, 330, 430, 530, 630: second member
221, 231: corner
224.234: extension
405, 505: right side
406, 506: left side
627, 637: end
701: laminate sheet
701a: resin layer
701b: metal layer
740: insulating label
Claims (13)
전지케이스 내부에 위치하는 전극조립체의 외면에는 변형방지 구조물이 부가되어 있으며,
상기 변형방지 구조물은 서로 대향 방향에 위치하는 제1부재 및 제2부재를 포함하는 파우치형 이차전지.In the pouch-type secondary battery accommodating an electrode assembly and an electrolyte,
A deformation preventing structure is added to the outer surface of the electrode assembly located inside the battery case,
The deformation preventing structure is a pouch-type secondary battery including a first member and a second member positioned in opposite directions to each other.
상기 제1부재 및 제2부재의 평면부에는 개구가 형성되어 있는 파우치형 이차전지.The method of claim 1, wherein the first member and the second member include a flat portion facing at least one side of the electrode assembly and an edge portion positioned at a portion surrounding a corner portion of the electrode assembly,
A pouch-type secondary battery having openings formed in flat portions of the first member and the second member.
상기 제1부재는 전극조립체의 상면부 및 모서리부를 감싸는 구조이고, 상기 제2부재는 전극조립체의 하면부 및 모서리부를 감싸는 구조인 파우치형 이차전지.The method of claim 1, wherein the deformation preventing structure comprises a first member surrounding an upper portion of the electrode assembly, and a second member surrounding the lower portion of the electrode assembly,
The first member has a structure surrounding the upper surface and corners of the electrode assembly, and the second member has a structure surrounding the lower surface and the corners of the electrode assembly.
상기 제1부재는 전극조립체의 우측 면부 및 모서리부를 감싸는 구조이고, 상기 제2부재는 전극조립체의 좌측 면부 및 모서리부를 감싸는 구조인 파우치형 이차전지.The method of claim 1, wherein the deformation preventing structure comprises a first member surrounding the right side of the electrode assembly and a second member surrounding the left side of the electrode assembly,
The first member has a structure surrounding the right side and corners of the electrode assembly, and the second member has a structure surrounding the left side and corners of the electrode assembly.
상기 파우치형 이차전지의 외면에는 절연성 라벨이 부가된 구조인 파우치형 이차전지.The method of claim 11, wherein the laminate sheet comprises a metal layer and a sealant layer,
A pouch-type secondary battery having an insulating label attached to an outer surface of the pouch-type secondary battery.
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Cited By (2)
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| KR20230026147A (en) | 2021-08-17 | 2023-02-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Pouch type secondary lithium battery |
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2019
- 2019-02-21 KR KR1020190020680A patent/KR20200102261A/en not_active Application Discontinuation
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