KR20200114385A - 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

파우치형 이차전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 구조의 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고, 상기 상부케이스와 하부케이스의 외주면은 서로 접하는 중첩부가 형성되되, 상기 중첩부는 수납부로부터 외측 방향으로 미실링부 및 실링부가 순차적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지 및 그 제조방법{Pouch type secondary battery and method of manufacturing the same}
본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 후 전지케이스 외주면을 열융착에 의해 밀봉할 때, 수납부로부터 외측 방향으로 미실링부 및 실링부가 순차적으로 위치하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지는 다양한 모바일 기기의 에너지원으로 사용되고 있다. 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
그 중 파우치형 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스가 서로 분리되는 분리형 전지케이스와 상부케이스 및 하부케이스가 서로 연결된 형태의 일체형 전지케이스로 분류될 수 있다. 최근 고용량의 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 두껍게 제조되는 전극조립체를 수납하기 위해 서로 분리되는 상부케이스 및 하부케이스 각각에 전극조립체 수납부가 형성된 구조의 전지케이스가 사용되고 있다.
도 1은 종래 이차전지의 수직 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이차전지는 전극조립체(10)를 수납하기 위한 상부케이스(21) 및 하부케이스(22)로 이루어진 전지케이스(20), 전지케이스(20) 외주면에 형성되는 실링부(30) 및 실링부(30)가 폴딩되어 전지케이스 측면에 위치하는 폴딩부(40)를 포함하여 이루어지고, 상기 전지케이스(20)는 외부 수지층(21-1, 22-1), 금속층(21-2, 22-2), 및 내부 수지층(21-3, 22-3)을 포함하는 라미네이트 시트 구조로 이루어지는 것이 일반적이다.
한편 상부케이스(21)의 내부 수지층(21-3)과 하부케이스(22)의 내부 수지층(22-3)은 열과 압력을 제공하는 매체에 의하여 실링될 수 있다. 상기 내부 수지층(21-3, 22-3)은 열에 의하여 용융상태가 되어 유동 자유도가 증대된 후, 적절한 식힘 과정에 의해 경화되어 접착기능을 갖게 된다. 그러나, 상기 용융 상태의 내부 수지층(21-3, 22-3), 예컨대, 용융 상태의 폴리프로필렌은 내부 전극조립체(10) 쪽으로 이동하여 전극조립체(10)의 분리막이 함께 실링 또는 경화되기 때문에, 결과적으로 이차전지의 절연성이 파괴되고 전지의 안전성 및 신뢰성이 저하되게 되는 문제가 생길 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 전극조립체와 실링부 사이의 거리(w1)를 충분히 확보할 필요가 있으나, 이차전지의 부피가 커져 에너지 밀도가 감소하는 문제가 생긴다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술로서, 특허문헌 1에는 파우치를 실링하는 과정에서 용융되어 흘러나오는 파우치 접착성분이 미실링부에 포획되도록 실링부 내에 미실링부를 형성한 이차전지를 개시하고 있다.
그러나, 실링부 내부에 도트 형태의 미실링부가 형성되어야 하므로, 이에 대응하는 요철 형상을 갖는 히팅 지그가 별도로 필요하며, 상기 실링부에서 용융되어 흘러나오는 파우치 접착성분이 모두 미실링부에 포획되지 않을 수 있다. 즉, 별도의 실링 장비가 필요하며, 실링부가 균일하게 실링되지 않는 문제가 있다.
한국공개특허공보 제 2015-0009347호 (2015.01.26)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전지케이스 실링시 용융된 내부 수지층이 전극조립체와 접촉하지 않거나 최소화되어 절연 특성을 유지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전극조립체와 전지케이스를 최대한 밀착시켜 전지케이스 부피 대비 용량이 증가되어 에너지 밀도가 향상된 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 구조의 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고, 상기 상부케이스와 하부케이스의 외주면은 서로 접하는 중첩부가 형성되되, 상기 중첩부는 수납부로부터 외측 방향으로 미실링부 및 실링부가 순차적으로 위치할 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지에서, 상기 하부케이스는 전극조립체의 일부를 수용하는 제1 수납부가 형성되고, 상기 상부케이스는 전극조립체의 일부를 수용하는 제2 수납부가 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지에서, 상기 하부케이스는 전극조립체의 전체를 수용하는 제1 수납부가 형성되고, 상기 상부케이스는 커버일 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지에서, 상기 전지케이스는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트일 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지에서, 상기 중첩부의 실링부는 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 위치할 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지에서, 상기 중첩부의 실링부는 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 밀착 또는 부착될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법으로서, 전극조립체를 준비하는 단계; 전극리드의 일부가 노출되도록 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계; 상기 전지케이스의 외주면에 중첩부를 형성하는 단계; 및 상기 중첩부의 가장 자리를 융착시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 제조방법에서, 상기 중첩부를 절곡하여 실링부를 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 제조방법에서, 상기 중첩부를 절곡하여 실링부를 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 밀착 또는 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조장치는, 전지케이스의 수납부를 수용하기 위한 소정 폭과 깊이를 갖는 홈부, 상기 홈부와 연장된 날개부, 및 상기 날개부를 소정 각도로 굽히기 위한 절곡부재로 구성된 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지는, 수납부로부터 외측 방향으로 미실링부와 실링부가 순차적으로 위치하고 있어 실링 공정시 용융된 내부수지층과 전극조립체가 접촉하지 않거나 접촉을 최소화할 수 있고, 따라서 이차전지의 절연 특성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 파우치형 이차전지는, 전극조립체와 전지케이스의 중첩부를 최대한 밀착시킬 수 있어 에너지 밀도가 증가된 이차전지를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 5은 본 발명의 제4 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치의 사시도이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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.
이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지는, 전극조립체(100), 상부케이스(210)와 하부케이스(220)로 이루어진 전지케이스(200), 및 전지케이스(200) 외주면에 형성된 중첩부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 하부케이스(220)는 외부 수지층(221), 금속층(222) 및 내부 수지층(223)이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트일 수 있고, 상부케이스(210)도 동일한 구조로 적층될 수 있다.
한편 상부케이스(210)와 하부케이스(220)에는 전극조립체(100)를 수용하기 위한 수납부(400)가 형성되어 있으며, 구체적으로 전극조립체(100)의 상부 일부를 수납하기 위한 제1 수납부(410)가 상부케이스(210)에 형성되어 있고, 하부케이스(220)에는 전극조립체(100)의 나머지 하부 일부를 수용하기 위한 제2 수납부(420)가 구비되어 있다. 여기서, 제1 수납부(410)와 제2 수납부(420)의 수직 단면은 사다리꼴일 수 있다.
상기 중첩부(300)는 수납부(400)를 제외한 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 외주면이 서로 접하는 부분을 의미하며, 수납부(400)로부터 외측 방향으로 미실링부(310)와 실링부(320)가 순차적으로 위치한다.
즉, 전극조립체(100)를 제1 수납부(410) 및 제2 수납부(420)에 수납한 상태로 밀봉할 때, 전지케이스(200)의 외주면을 열 또는 압력을 가하여 내부 수지층(213, 223)이 용융 및 경화되어 하나의 층이 되는 실링부(320)를 형성시키되, 수납부와 인접한 부분인 미실링부(310)는 열이나 압력을 전혀 가하지 않은 미실링 상태로서 상부케이스(210)의 내부 수지층(213)과 하부케이스(220)의 내부 수지층(223)이 서로 중첩만 되어 있는 상태이다.
상기 미실링부(310)에 관해 보다 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이 미실링부(310)는 열 또는 압력을 가하지 않았기 때문에 내부 수지층(213, 223)은 용융되지 않은 상태이고, 따라서 전극조립체(100)와 밀착되어도 내부 수지층(213, 223)이 분리막과 함께 실링되거나 또는 경화된 내부 수지층(214, 224)이 전극조립체(100)와 접촉하는 것을 차단할 수 있다.
따라서 중첩된 미실링부(310)는 전극조립체(100) 측면에 밀착되어도 이차전지의 절연성에 영향을 미치지 않기 때문에, 전극조립체(100)와 중첩부(300)와의 거리(w2)가 짧아도 무방하고, 이는 동일한 부피의 전극조립체(100)인 경우 종래 기술에 비해 전지케이스(200)의 크기를 작게 할 수 있고, 만약 동일한 전지케이스(200)라면 부피가 더 큰 조극조립체(100)를 수납시킬 수 있어 에너지 밀도가 증가된 이차전지를 제공할 수 있다.
한편, 상기 중첩부(300)는 화살표 방향을 따라 상부로 절곡시켜 상부케이스(210) 외측면에 밀착, 부착 또는 소정 거리 이격된 상태로 위치시킬 수 있다. 일 예로, 미실링부(310)는 상부케이스(210) 측면에 위치하고 실링부(320)는 한번 더 절곡시켜 상부케이스(210)의 상면에 위치하거나, 미실링부(310)와 실링부(320) 모두 측면에 위치하거나, 미실링부(310)의 일부는 측면에 위치하는 반면 미실링부(310)의 나머지 부분과 실링부(320)는 상면에 위치할 수 있다. 물론 상부케이스(210)의 상면 대신에 하부케이스(220)의 하면에 위치할 수 있음은 자명하다.
여기서, 중첩부(300) 내측면과 전극조립체(100)와의 거리(w2)는 0.1 mm 이상인 것이 바람직하고, 이는 거리(w2)가 0.1 mm 보다 작으면 수납부에 전극조립체 수납 시 상호 마찰 등으로 인해 자칫 손상을 줄 수 있기 때문이다.
또 중첩부(300)는 상부케이스(210) 외측면을 따라 감싸는 구조를 형성하는 바, 상부케이스(210)와 하부케이스(220)를 소정 부분 감쌀 수 있다면 중첩부(300)의 길이는 특별히 제한하지 않는다.
도 2에서는 중첩부(300)가 상부케이스(210) 외측면을 따라 절곡되는 것으로 도시하고 있으나, 이와는 달리 아래로 절곡시킬 수 있고 이 경우 미실링부(310)는 하부케이스(220)의 측면에 밀착되고, 실링부(320)는 하부케이스(220)의 하면에 밀착 및/또는 부착될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예와는 달리 제1 수납부(410) 및 제2 수납부(420)의 수직 단면이 사각형일 수 있고, 또 제1 수납부(410)와 제2 수납부(420)는 깊이가 동일하거나 상이할 수 있다.
중첩부(300)는 화살표 방향을 따라 상부로 절곡되어, 미실링부(310)는 상부케이스(210) 측면에 밀착되고, 실링부(320)는 한번 더 절곡되어 상부케이스(210)의 상면에 밀착 또는 부착될 수 있다. 물론 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 하부케이스(220)의 하면에 위치할 수 있음은 당연하다.
여기서, 미실링부(310)의 길이(c)는 중첩부(300)에서 실링부(320)를 제외한 길이를 의미하며 제1 수납부(410)의 깊이(a), 제2 수납부(420)의 깊이(b), 실링부(320) 위치에 따라 가변적이다.
예를 들어, 중첩부(300)가 절곡되어 미실링부(310)가 전지케이스(200) 측면에 위치하고, 실링부(320)가 전지케이스(200)의 상면 또는 하면에 위치한다면 미실링부(310)의 길이(c)는 제2 수납부(420)의 깊이(b) 또는 제1 수납부(410)의 깊이(a)보다 길거나 같을 수 있고, 실링부(320)의 일부 또는 전부가 전지케이스(200) 측면에 위치하는 경우라면 미실링부(310)는 제2 수납부(420)의 깊이(b)나 제1 수납부(410)의 깊이(a) 보다 짧을 수 있다.
한편, 제2 실시예에서와 같이 제1 수납부(410)와 제2 수납부(420)의 수직 단면이 사각형이면 단면이 사다리꼴인 경우에 비해 수납공간 활용도를 높일 수 있어 에너지밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체(100), 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)를 포함하는 전지케이스(200), 및 전지케이스(200) 외주면에 형성된 중첩부(300)를 포함할 수 있다.
하부케이스(220)는 전극조립체(100) 전체를 수납할 수 있는 제2 수납부(420)가 형성되는 반면, 상부케이스(210)는 수납부를 구비하지 않은 하부케이스(220)를 덮는 커버일 수 있다. 여기서, 하부케이스(220)의 수직 단면은 사각 형상일 수 있으나, 제1 실시예와 같이 사다리꼴일 수도 있다.
제3 실시예에서도 미실링부(310)의 길이는 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 중첩부(300)가 하부로 절곡되어 실링부(320)가 측면에 위치한다면 미실링부(310)의 길이(f)는 제2 수납부(420)의 깊이(e)보다 짧지만, 미실링부(310)가 하부케이스(220) 측면에 밀착되고 실링부(320)가 하부케이스(220) 하면에 위치하는 경우라면 미실링부(310)의 길이(f)는 제2 수납부(420)의 깊이(e)보다 길거나 같을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체(100), 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)를 포함하는 전지케이스(200), 및 전지케이스(200) 외주면에 형성된 중첩부(300)를 포함할 수 있다.
제3 실시예와 마찬가지로 하부케이스(220)는 전극조립체(100) 전체를 수납하는 제2 수납부(420)가 형성되는 반면, 상부케이스(210)는 하부케이스(220)를 덮는 커버이고, 또 하부케이스(220)의 수직 단면은 사각 형상일 수 있다.
여기서, 중첩부(300)의 실링부(320)는 상부로 절곡되어 상부케이스(210) 상면에 밀착 및/또는 부착되고, 미실링부(310)는 상부케이스(210)의 가장자리를 따라 밀착되기 때문에 제1 내지 제3 실시예보다 중첩부의 길이가 상대적으로 짧아도 무방하다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체(100), 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)를 포함하는 전지케이스(200), 및 전지케이스(200) 외주면에 형성된 중첩부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 하부케이스(220)는 전극조립체(100) 전체를 수납하는 제2 수납부(420)가 형성되고, 상부케이스(210)는 하부케이스(220)를 덮는 커버일 수 있다. 하부케이스(220)의 수직 단면은 사다리꼴 형상일 수 있다.
중첩부(300)는 하부로 절곡되어 미실링부(310)는 하부케이스(220) 측면에 위치되고, 실링부(320)는 하부케이스(220)의 하면에 밀착될 수 있으나, 실시예 1 내지 3에서 설명한 바와 같이 미실링부(310)와 실링부(320)의 위치와 길이는 얼마든지 변경이 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법이다.
도 7를 참조하면서 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 이차전지 제조방법에 관해 설명하면, 전극조립체를 준비하는 단계, 전극리드의 일부가 노출되도록 전지케이스 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계, 전지케이스 외주면에 중첩부를 형성하는 단계, 중첩부의 가장자리를 융착시키는 단계, 및 중첩부를 절곡하여 전지케이스에 밀착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 전극조립체는 젤리-롤형 전극조립체, 스택형 전극조립체, 스택-폴딩형 전극조립체, 또는 라미네이션-스택형 전극조립체로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
전극조립체의 양단에는 양극 및 음극의 전극 탭이 형성될 수 있다. 양극 탭 및 음극 탭은 각각 양극 리드와 음극 리드에 용접되어 전기적으로 연결된다.
상기 전극조립체는 전지케이스의 수납부에 수납된 상태로 전지케이스의 외주면을 열융착 실링함으로써 밀봉된다. 이때, 양극리드 및 음극리드는 케이스 외부로 노출되어 있는 구조로 밀봉되며, 절연성과 실링성을 확실히 담보할 수 있도록 양극 리드와 음극 리드가 위치하는 실링부에는 서로 마주보는 한 쌍의 절연필름이 위치하며, 양극 및 음극 리드는 상기 한 쌍의 절연필름 사이를 통과하도록 배치된다.
상기 중첩부는 수납부를 제외한 상부케이스 및 하부케이스의 외주면이 서로 접하는 부분을 의미하며, 수납부로부터 외측 방향으로 위치하는 미실링부와 실링부를 포함한다.
전극조립체를 수납부에 수납한 상태로 밀봉할 때, 전지케이스의 외주면에 열 또는 압력을 가하여 내부 수지층이 용융 및 경화되어 하나의 층이 된 실링부를 형성하되, 수납부와 인접한 부분은 열 또는 압력을 가하지 않고 미실링 상태로 접합하여 내부 수지층이 용융 및 경화되지 않은 미실링부를 형성한다.
중첩부는 상부 또는 하부로 절곡하여 전지케이스 몸체 소정 부위에 위치시킬 수 있다.
실링부는 열융착 또는 테이프에 의해 상부케이스의 외측 상면 또는 하부케이스의 외측 하면에 부착 고정될 수 있고, 절연 테이프는 폴딩된 실링부와 파우치의 일면 사이에 위치할 수 있다. 또한, 절연 테이프는 폴딩된 실링부의 외면을 감싸는 형태일 수 있다. 절연 테이프는 최외각이 폴리올레핀계 고분자, 폴리에스터계 고분자 및 나일론 중에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 폴딩된 실링부는 에폭시계 또는 아크릴계 접착제로 고정될 수 있다.
물론, 필요에 따라 실링부를 몸체에 고정시키지 않을 수 있음은 자명하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치의 사시도이다.
도 8의 (a) 내지 (d)를 참조하면서 파우치형 이차전지의 제조장치, 보다 상세하게는 중첩부를 절곡시키기 위한 장치에 관해 설명하면, 이차전지(A)를 수용하기 위한 소정 폭과 깊이를 갖는 홈부(510), 상기 홈부(510)에서부터 서로 마주보면서 연장된 한 쌍의 날개부(520), 및 상기 날개부(520)를 소정 각도로 굽히기 위한 절곡부재로(530) 구성된 지그(500)를 포함할 수 있다.
상기 홈부(510)의 깊이와 폭은 제1 수납부가 수용되는 경우 제1 수납부의 깊이와 폭에 대응되며, 제2 수납부가 수용되는 경우에는 제2 수납부의 깊이와 폭에 대응될 수 있다. 여기서, 제1 수납부 또는 제2 수납부가 홈부(510)에 쉽게 안착 및 탈착될 수 있도록 홈부(510)의 깊이와 폭은 제1 수납부와 제2 수납부보다 조금 더 커야 한다.
홈부(510)로부터 서로 마주보면서 외측을 향해 연장되어 있는 한 쌍의 날개부(520)는 제1 날개부(521)와 제2 날개부(522)가 순차적으로 위치한다. 또 제1 날개부(521)와 제2 날개부(522)가 소정 각도로 굽혔다 펼 수 있도록 절곡부재(530)가 구비된다. 구체적으로, 홈부(510)와 제1 날개부(521) 사이에는 제1 절곡부재(531), 그리고 제1 날개부(521)와 제2 날개부(522) 사이 외측면에는 제2 절곡부재(532)로 연결될 수 있다.
여기서, 절곡부재(530)는 경첩일 수 있으나 동일한 기능 및 목적을 달성할 수 있다면 특별히 제한하지 않는다.
제1 날개부(521)의 길이(h)는 미실링부의 길이(c)와 대응되고, 제2 날개부(522)의 길이(i)는 실링부의 길이(d)와 같거나 실링부의 길이(d)보다 클 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 파우치형 이차전지의 제조장치를 사용하여 중첩부(300)를 절곡시키는 방법을 구체적으로 설명하면, 양극리드 및 음극리드가 전지케이스 외부로 노출되어 있고, 미실링부(310) 및 실링부(320)를 포함하는 중첩부(300)가 형성된 이차전지(A)를 홈부(510)에 안착시킨다(도 8의 (b) 참조).
그리고 나서 제1 날개부(521)와 제2 날개부(522)를 접어 중첩부(300)를 상부로 절곡시켜 상부케이스 측면에 미실링부(310)를 밀착시킨다(도 8의 (c) 참조).
계속해서, 제2 날개부(522)를 접어 실링부(320)를 상부케이스 상면에 밀착시킨다(도 8의 (d) 참조).
상기와 같은 과정이 끝난 후에는 제1 날개부(521)와 제2 날개부(522)를 다시 펴고, 중첩부(300)가 절곡된 이차전지를 홈부(510)로부터 탈착시킨다.
본 발명은 또한, 전지셀을 단위전지로 포함하는 전지팩 및 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. 구체적으로, 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 바람직한 예로는 모바일 전자기기, 웨어러블 전자기기, 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 또는 전력저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
10, 100: 전극조립체
20, 200: 전지케이스
21, 210: 상부케이스
22, 220: 하부케이스
21-1, 22-1, 211, 221: 외부 수지층
21-2, 22-2, 212, 222: 금속층
21-3, 22-3, 213, 223: 내부 수지층
214, 224: 경화된 내부 수지층
30, 320: 실링부
300: 중첩부
310: 미실링부
40: 폴딩부
400: 수납부
410: 제1 수납부
420: 제2 수납부
500: 지그
510: 홈부
520: 날개부
521: 제1 날개부
522: 제2 날개부
530: 절곡부재
531: 제1 절곡부재
532: 제2 절곡부재
w1, w2: 중첩부와 전극조립체와의 거리
a: 제1 수납부 깊이
b, e: 제2 수납부 깊이
c, f: 미실링부 길이
d, g: 실링부 길이
h: 제1 날개부 길이
i: 제2 날개부 길이
A: 이차전지

Claims (10)

  1. 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 수납부에 내장되어 있는 구조의 파우치형 이차전지에 있어서,
    상기 전지케이스는 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고,
    상기 상부케이스와 하부케이스의 외주면은 서로 접하는 중첩부가 형성되되,
    상기 중첩부는 수납부로부터 외측 방향으로 순차적으로 위치하는 미실링부 및 실링부를 포함하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스는 전극조립체의 일부를 수용하는 제1 수납부가 형성되고,
    상기 하부케이스는 전극조립체의 일부를 수용하는 제2 수납부가 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부케이스는 전극조립체의 전체를 수용하는 제2 수납부가 형성되고,
    상기 상부케이스는 커버인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전지케이스는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중첩부의 실링부는 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중첩부의 실링부는 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 밀착 또는 부착하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 파우치형 이차전지의 제조방법으로서,
    전극조립체를 준비하는 단계;
    전극리드의 일부가 노출되도록 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계;
    상기 전지케이스의 외주면에 중첩부를 형성하는 단계; 및
    상기 중첩부의 가장 자리를 융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중첩부를 절곡하여 실링부를 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중첩부를 절곡하여 실링부를 상부케이스의 외측 상면, 상부케이스의 외측 측면, 하부케이스의 외측 하면, 및 하부케이스의 외측 측면 중 어느 하나 이상에 밀착 또는 부착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지 제조장치로서,
    이차전지를 수용하기 위한 소정 폭과 깊이를 갖는 홈부; 상기 홈부와 연장된 날개부; 및 상기 날개부를 소정 각도로 굽히기 위한 절곡부재로 구성된 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조장치.
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