KR20200125251A

KR20200125251A - Electrochemical energy storage device comprising polymer case and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR20200125251A
Application number: KR1020190049269A
Authority: KR
Inventors: 정한기; 한상진; 채민수; 노남종
Original assignee: 비나텍주식회사
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-11-04
Also published as: KR102265589B1

Abstract

The present invention relates to an electrochemical energy storage device including a polymer case and a manufacturing method thereof and is provided to suppress the occurrence of leakage and to simplify a manufacturing process. According to the present invention, the electrochemical energy storage device includes a power storage element and a polymer case. The power storage element includes an electrode stack for storing electrochemical energy, and a pair of leads connected to the electrode stack and protruding from the top of the electrode stack. In addition, the polymer case has an inner space in which a charging element is accommodated and sealed, and the pair of leads protrude upward, and are manufactured by injection molding.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention Electrochemical energy storage device comprising polymer case and manufacturing method thereof

본 발명은 전기화학 에너지 저장장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 누액 발생을 억제하고 제조 공정을 간소화할 수 있는 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical energy storage device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electrochemical energy storage device including a polymer case capable of suppressing the occurrence of leakage and simplifying the manufacturing process, and a method of manufacturing the same.

정보화 시대에는 각종 정보통신기기를 통해 다양하고 유용한 정보를 실시간으로 수집 및 활용하는 고부가가치 산업이 주도하고 있으며, 이러한 시스템의 신뢰성 확보를 위해서는 안정적인 에너지의 공급이 중요한 요소로 인식되고 있다.In the information age, high value-added industries that collect and utilize various and useful information in real time through various information and communication devices are leading, and stable energy supply is recognized as an important factor in securing the reliability of such systems.

안정적인 에너지 확보의 일환으로서, 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장하였다가 필요시 다시 전기에너지로 변환하여 쓸 수 있는 전기화학 에너지 저장장치(electrochemical energy storage device)가 사용되고 있다.As a part of securing stable energy, an electrochemical energy storage device that converts electrical energy into chemical energy and stores it and then converts it back into electrical energy when necessary is used.

전기화학 에너지 저장장치로는 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor), 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 리튬 이온 커패시터(Lithium Ion Capacitor; LIC) 등이 있으며, 그 형태에 따라 파우치형, 캔형 등이 있다. 캔형은 원통형(권취형), 각형 등을 포함한다. 이때, 원통형은 축전 소자를 젤리롤 형태로 와인딩(winding; 권취)한 다음, 원통형 케이스에 내장하여 제작하고 있다.Electrochemical energy storage devices include electrolytic capacitors, super capacitors, electric double layer capacitors (EDLC), lithium ion capacitors (LICs), and the like. There are can types. The can type includes a cylinder (winding type), a square shape, and the like. At this time, the cylindrical shape is manufactured by winding the power storage element in the form of a jelly roll and then embedding it in a cylindrical case.

원통형의 전기화학 에너지 저장장치 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC) 및 리튬 이온 커패시터 등은 주로 알루미늄(Al) 재질의 원통형 케이스와 원통형 케이스에 내장된 축전 소자를 포함한다. 이때 축전 소자는 띠 형상의 전극 적층체, 구체적으로 양극 및 음극의 전극소자, 양극과 음극의 전극소자의 사이에 개재된 분리막으로 이루어지는 띠 형상의 전극 적층체를 원통형으로 권취한 후, 권취된 형태가 풀리지 않도록 외부 둘레를 테이핑(taping)하여 구성된다. 이와 같이 권취된 축전 소자는 전해액에 함침된 다음, 원통형 케이스 내부에 내장된다. 그리고 권취된 축전 소자의 상부에는 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 리드가 형성된다. 한 쌍의 리드는 각각 양극 및 음극에 각각 접합되어 전극 적층체의 상부로 돌출된다.Cylindrical electrochemical energy storage devices, for example, electric double layer capacitors (EDLC) and lithium ion capacitors, mainly include a cylindrical case made of aluminum (Al) and a power storage element built in the cylindrical case. At this time, the power storage element is a strip-shaped electrode stack, specifically, a strip-shaped electrode stack composed of a separator interposed between the positive and negative electrode elements, and the positive and negative electrode elements in a cylindrical shape, and then wound. It is configured by taping the outer circumference so that it does not loosen. The power storage element wound in this way is impregnated with an electrolyte and then embedded in a cylindrical case. In addition, a pair of leads for electrically connecting the power storage device to the outside are formed on the wound power storage device. The pair of leads are respectively bonded to the anode and the cathode and protrude from the top of the electrode stack.

이와 같은 원통형의 전기화학 에너지 저장장치를 안전하게 이용하기 위해, 전극 적층체를 케이스에 내장시키고 러버캡(rubber cap)으로 밀봉하여 사용한다. 이때 러버캡은 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading)과 컬링(curling)을 통해서 밀봉 및 고정된다. 리드의 상단부는 러버캡을 관통하여 밖으로 돌출된다.In order to safely use such a cylindrical electrochemical energy storage device, an electrode stack is embedded in a case and sealed with a rubber cap. At this time, the rubber cap is sealed and fixed through beading and curling to the upper end of the case. The upper end of the lid passes through the rubber cap and protrudes outward.

이와 같은 원통형의 전기화학 에너지 저장장치를 장시간동안 이용하게 되면 러버캡 표면에 이물질이 발생하게 되고, 이물질로 인한 원통형의 전기화학 에너지 저장장치의 수명이 단축되는 문제점이 있다. 즉 러버캡을 비딩과 컬링으로 고정하기는 했지만, 금속 소재인 케이스와 고무 소재인 러버캡 간의 열팽창계수의 차이로 인해서, 케이스와 러버캡 사이로 누액이 발생될 수 있다. When such a cylindrical electrochemical energy storage device is used for a long time, foreign substances are generated on the surface of the rubber cap, and the life of the cylindrical electrochemical energy storage device is shortened due to the foreign substances. That is, although the rubber cap is fixed by beading and curling, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the case made of metal and the rubber cap made of rubber, leakage may occur between the case and the rubber cap.

그리고 축전 소자에 연결된 한 쌍의 리드는 러버캡을 관통하여 외부로 돌출되어 있는데, 러버캡과 한 쌍의 리드 사이를 통하여 전해액의 누액이 발생할 수 있다.In addition, the pair of leads connected to the power storage device penetrates the rubber cap and protrudes to the outside, and electrolyte leakage may occur through the rubber cap and the pair of leads.

케이스의 개방부를 밀봉하기 위해서, 러버캡을 사용하고 케이스의 상단부에 대한 비딩과 컬링 공정이 필요하기 때문에, 원통형의 전기화학 에너지 저장장치의 제조 공정이 다소 복잡하다.In order to seal the open part of the case, a rubber cap is used, and a beading and curling process for the upper end of the case is required, so the manufacturing process of the cylindrical electrochemical energy storage device is somewhat complicated.

축전 소자가 수납되는 케이스의 내부 공간은 러버캡 사용과 케이스의 상단부에 대한 비딩과 컬링으로 인해 축소되기 때문에, 케이스에 수납되는 축전 소자의 크기를 증가시키는데 제한 요인으로 작용한다.Since the inner space of the case in which the power storage element is accommodated is reduced due to the use of a rubber cap and beading and curling on the upper end of the case, it acts as a limiting factor in increasing the size of the power storage element stored in the case.

등록특허공보 제10-1297090호 (2013.09.16. 공고)Registered Patent Publication No. 10-1297090 (2013.09.16. Announcement)

따라서 본 발명의 목적은 러버캡의 사용으로 인한 누액 발생 문제를 해소할 수 있는 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrochemical energy storage device including a polymer case and a method of manufacturing the same, which can solve the problem of leakage due to the use of a rubber cap.

본 발명의 다른 목적은 제조 공정을 간소화할 수 있는 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrochemical energy storage device including a polymer case that can simplify the manufacturing process and a manufacturing method thereof.

본 발명의 또 다른 목적은 금속 소재의 케이스에 수납되는 축전 소자와 대비하여 축전 소자의 크기를 증가시킬 수 있는 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an electrochemical energy storage device including a polymer case capable of increasing the size of a power storage device compared to a power storage device accommodated in a case made of a metal material, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기화학 에너지를 저장하는 전극 적층체와, 상기 전극 적층체에 연결되어 상기 전극 적층체의 상부로 돌출된 한 쌍의 리드를 구비하는 축전 소자; 및 상기 충전 소자가 수납되어 봉합되는 내부 공간을 가지며 상부로 상기 한 쌍의 리드가 돌출되고, 사출 성형으로 제조되는 고분자 케이스;를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a power storage device having an electrode stack for storing electrochemical energy, and a pair of leads connected to the electrode stack and protruding upward of the electrode stack; And a polymer case in which the charging element is accommodated and sealed, the pair of leads protrude upward, and the polymer case is manufactured by injection molding.

상기 고분자 케이스는, 상기 한 쌍의 리드가 상부로 돌출되게 상기 한 쌍의 리드와 함께 사출 성형으로 제조되는 상부 케이스; 및 상부에 개방부가 형성되고, 상기 개방부 안쪽에 내부 공간이 형성되게 사출 성형으로 제조되며, 상기 개방부를 통하여 상기 내부 공간으로 상기 축전 소자의 전극 적층체가 수납되고, 상기 상부 케이스에 접합되어 상기 축전 소자를 봉합하는 하부 케이스;를 포함할 수 있다.The polymer case includes: an upper case manufactured by injection molding together with the pair of leads so that the pair of leads protrude upward; And an opening portion formed on the upper portion, manufactured by injection molding such that an inner space is formed inside the opening portion, and an electrode stack of the power storage element is accommodated in the inner space through the opening portion, and bonded to the upper case to generate the electrical storage. It may include a; lower case for sealing the device.

상기 상부 케이스와 하부 케이스는 초음파 용접에 의해 서로 접합될 수 있다.The upper case and the lower case may be bonded to each other by ultrasonic welding.

상기 한 쌍의 리드는, 상기 전극 적층체에 연결되어 상기 전극 적층체의 상부로 돌출된 한 쌍의 하부 리드; 및 상기 상부 케이스와 함께 사출 성형되며, 상기 한 쌍의 하부 리드에 접합되는 한 쌍의 상부 리드;를 포함할 수 있다.The pair of leads may include a pair of lower leads connected to the electrode stack and protruding upward from the electrode stack; And a pair of upper leads that are injection-molded together with the upper case and are bonded to the pair of lower leads.

상기 하부 리드와 상기 상부 리드는 스팟 용접에 의해 서로 접합될 수 있다.The lower lead and the upper lead may be bonded to each other by spot welding.

본 발명은 또한, 사출 성형하여 한 쌍의 상부 리드를 포함하는 상부 케이스를 제조하고, 상부에 개방부가 형성되고 상기 개방부 안쪽에 내부 공간이 형성되게 사출 성형으로 하부 케이스를 제조하는 단계; 상기 한 쌍의 상부 리드에 축전 소자의 한 쌍의 하부 리드를 접합하는 단계; 상기 상부 케이스에 연결된 축전 소자를 상기 개방부를 통하여 상기 하부 케이스의 내부 공간에 수납하는 단계; 및 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스를 접합하여 상기 내부 공간에 수납된 상기 축전 소자를 봉합하는 단계;를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치의 제조 방법을 제공한다.The present invention also includes the steps of manufacturing an upper case including a pair of upper leads by injection molding, and manufacturing a lower case by injection molding such that an opening is formed on the upper portion and an inner space is formed inside the opening; Bonding a pair of lower leads of a power storage element to the pair of upper leads; Accommodating a power storage element connected to the upper case in an inner space of the lower case through the opening portion; And sealing the power storage element accommodated in the inner space by bonding the upper case and the lower case.

상기 제조하는 단계에서, 상기 상부 케이스에 위치하는 상기 한 쌍의 상부 리드 부분에 사출 성형으로 보호층을 형성할 수 있다.In the manufacturing step, a protective layer may be formed on the pair of upper leads located in the upper case by injection molding.

본 발명에 따른 제조 방법은 상기 봉합하는 단계 이전에 수행되는, 상기 축전 소자를 전해액에 함침하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method according to the present invention may further include a step of impregnating the power storage element into an electrolyte, which is performed before the sealing step.

본 발명은 또한, 축전 소자의 한 쌍의 리드 부분에 사출 성형하여 상부 케이스를 제조하고, 상부에 개방부가 형성되고 상기 개방부 안쪽에 내부 공간이 형성되게 사출 성형으로 하부 케이스를 제조하는 단계; 상기 상부 케이스에 연결된 축전 소자를 상기 개방부를 통하여 상기 하부 케이스의 내부 공간에 수납하는 단계; 및 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스를 서로 접합하여 상기 내부 공간에 수납된 상기 축전 소자를 봉합하는 단계;를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치의 제조 방법을 제공한다.The present invention also includes the steps of manufacturing an upper case by injection molding on a pair of lead portions of a power storage element, and manufacturing a lower case by injection molding such that an open portion is formed on the upper portion and an inner space is formed inside the opening portion; Accommodating a power storage element connected to the upper case in an inner space of the lower case through the opening portion; And sealing the power storage element accommodated in the internal space by bonding the upper case and the lower case to each other.

그리고 상기 제조하는 단계에서, 상기 상부 케이스에 위치하는 상기 한 쌍의 리드 부분에 사출 성형으로 보호층을 형성할 수 있다.Further, in the manufacturing step, a protective layer may be formed on the pair of lead portions positioned on the upper case by injection molding.

본 발명에 따르면, 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스에 축전 소자가 내장된 구조를 갖기 때문에, 축전 소자에 함침된 전해액이 고분자 케이스 밖으로 누액되는 것을 억제할 수 있다. 즉 축전 소자에 연결된 한 쌍의 리드가 고분자 케이스와 함께 사출 성형으로 제조되기 때문에, 한 쌍의 리드와 고분자 케이스 사이로 전해액이 누액되는 것을 억제할 수 있다.According to the present invention, since the polymer case manufactured by injection molding has a structure in which the power storage element is embedded, it is possible to suppress leakage of the electrolyte impregnated into the power storage element outside the polymer case. That is, since the pair of leads connected to the power storage element is manufactured by injection molding together with the polymer case, leakage of the electrolyte solution between the pair of leads and the polymer case can be suppressed.

본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 러버캡을 사용하지 않고 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스에 축전 소자가 내장된 구조를 갖기 때문에, 러버캡을 사용하여 금속 소재의 케이스에 축전 소자를 수납하는 구조와 비교하여 보다 큰 축전 소자가 수납될 수 있는 내부 공간을 제공한다. 이로 인해 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 축전 소자의 크기 증가를 통하여 고용량을 구현하고 내부저항(ESR; Equivalent Series Resistance)을 줄일 수 있다.Since the electrochemical energy storage device according to the present invention has a structure in which an electrical storage element is embedded in a polymer case manufactured by injection molding without using a rubber cap, a structure in which the electrical storage element is stored in a case made of a metal material using a rubber cap Compared to and provides an inner space in which a larger power storage element can be accommodated. For this reason, the electrochemical energy storage device according to the present invention can realize a high capacity by increasing the size of the power storage element and reduce the equivalent series resistance (ESR).

본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스에 축전 소자를 수납하여 봉합하기 때문에, 러버캡을 사용하지 않고 제조할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 제조 공정을 간소화할 수 있다. 즉 기존의 금속 소재의 케이스를 사용하는 전기화학 에너지 저장장치는 러버캡의 사용으로 케이스의 상단부에 대한 비딩과 컬링 공정을 필요했지만, 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 러버캡을 사용하지 않고 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스에 축전 소자를 수납한 이후에 고분자 케이스를 봉합하여 제조하기 때문에, 제조 공정을 간소화할 수 있다. 더욱이 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장장치는 러버캡을 사용하지 않기 때문에, 기존에 필요했던 비딩과 컬링 공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 간소화할 수 있다.The electrochemical energy storage device according to the present invention can be manufactured without using a rubber cap because the electrical storage element is accommodated and sealed in a polymer case manufactured by injection molding. For this reason, the electrochemical energy storage device according to the present invention can simplify the manufacturing process. That is, the electrochemical energy storage device using a conventional metal case required a beading and curling process on the upper part of the case by using a rubber cap, but the electrochemical energy storage device according to the present invention does not use a rubber cap. Since the polymer case is sealed and manufactured after the storage element is accommodated in the polymer case manufactured by injection molding, the manufacturing process can be simplified. Moreover, since the electrochemical energy storage device according to the present invention does not use a rubber cap, the beading and curling process required in the past can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 전기화학 에너지 저장장치의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 5 내지 도 8은 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 9의 전기화학 에너지 저장장치의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 12 내지 15는 도 11의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.1 is an exploded perspective view showing an electrochemical energy storage device including a polymer case according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating the electrochemical energy storage device of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view showing the electrochemical energy storage device of FIG. 2.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the electrochemical energy storage device of FIG. 1.
5 to 8 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG. 4.
9 is an exploded perspective view showing an electrochemical energy storage device including a polymer case according to a second embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing the electrochemical energy storage device of FIG. 9.
11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the electrochemical energy storage device of FIG. 9.
12 to 15 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG. 11.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, it should be noted that only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted without distracting the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor is appropriate as a concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention on the basis of the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of application And it should be understood that there may be variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

[제1 실시예][First embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 케이스를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 결합 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2의 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing an electrochemical energy storage device including a polymer case according to a first embodiment of the present invention. 2 is a perspective view illustrating the electrochemical energy storage device of FIG. 1. And FIG. 3 is a cross-sectional view showing the electrochemical energy storage device of FIG. 2.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 축전 소자(10)와, 축전 소자(10)가 내장되어 봉합되는 고분자 케이스(20)를 포함한다. 축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장하는 전극 적층체(11)와, 전극 적층체(11)에 연결되어 전극 적층체(11)의 상부로 돌출된 한 쌍의 리드(13)를 구비한다. 그리고 고분자 케이스(20)는 충전 소자가 수납되어 봉합되는 내부 공간(29)을 가지며 상부로 한 쌍의 리드(13)가 돌출되고, 사출 성형으로 제조된다.1 to 3, the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment includes a power storage device 10 and a polymer case 20 in which the power storage device 10 is embedded and sealed. The power storage element 10 includes an electrode stack 11 that stores electrochemical energy, and a pair of leads 13 connected to the electrode stack 11 and protruding from the top of the electrode stack 11. . In addition, the polymer case 20 has an inner space 29 in which the charging element is accommodated and sealed, and a pair of leads 13 protrude upward, and are manufactured by injection molding.

축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장하며, 전기에너지를 화학에너지로 혹은 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이러한 축전 소자(10)는 자동차 등에서 파워로 이용하기 위한 전기화학 에너지를 저장할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다. 축전 소자(10)는 그 사용 목적에 따라 수십 내지 수백 μF(마이크로 패럿)의 전기용량을 갖는 전해 콘덴서, 수 패럿의 전기용량을 갖는 슈퍼 커패시터, 100F 이상의 전기용량을 가질 수 있는 전기이중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등이 될 수 있다. 이러한 축전 소자(10)는 원통형 형상으로 이루어지거나 또는 4각 기둥, 5각 기둥 및 6각 기둥 등의 각주형 형상으로 이루어질 수 있다.The power storage device 10 stores electrochemical energy and converts electrical energy into chemical energy or chemical energy into electrical energy. The power storage device 10 may be applied without limitation as long as it is a device capable of storing electrochemical energy for use as power in a vehicle or the like. The power storage element 10 is an electrolytic capacitor having an electric capacity of tens to several hundred μF (microfarad), a super capacitor having an electric capacity of several farads, an electric double layer capacitor capable of having an electric capacity of 100F or more, and lithium depending on the purpose of use. It can be an ion capacitor or the like. The power storage device 10 may be formed in a cylindrical shape or may be formed in a prismatic shape such as a quadrangular column, a pentagonal column, and a hexagonal column.

이러한 축전 소자(10)는 전극 적층체(11)와 한 쌍의 리드(13)를 포함한다.This power storage element 10 includes an electrode stack 11 and a pair of leads 13.

전극 적층체(11)는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함한다. 양극은 산화 반응에 의해 전자를 생성한다. 음극은 생성된 전자를 흡수하여 환원반응이 일어난다. 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되어 음극과 양극을 물리적으로 분리시켜 산화반응과 환원반응이 일어나는 장소를 격리하여 서로 구분한다. 전해액은 양극 및 음극에 전기에너지를 저장시키는 이온의 이동매개체이다. 이러한 전극 적층체(11)는 양극, 음극 및 분리막이 순차적으로 적층되어 축전 소자(10)의 축 방향을 권취된 구조를 갖는다.The electrode stack 11 includes an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte. The anode generates electrons by oxidation reaction. The cathode absorbs the generated electrons and a reduction reaction occurs. The separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode to physically separate the negative electrode and the positive electrode to separate the places where oxidation and reduction reactions take place to separate them from each other. The electrolyte is a moving medium of ions that stores electrical energy in the anode and cathode. The electrode stack 11 has a structure in which an anode, a cathode, and a separator are sequentially stacked to wind the axial direction of the power storage element 10.

그리고 한 쌍의 리드(13)는 각각 양극 및 음극에 접합되어 전기적으로 연결된다. 한 쌍의 리드(13)는 고분자 케이스(20)의 밖으로 돌출되어 외부기기에 전기적으로 연결되는 외부접속단자로 사용된다.In addition, the pair of leads 13 are electrically connected to each other by bonding to the anode and the cathode, respectively. The pair of leads 13 protrude out of the polymer case 20 and are used as external connection terminals electrically connected to an external device.

이러한 리드(13)는 전극 적층체(11)에 접합되는 하부 리드(17)와, 하부 리드(17)에 접합되며 고분자 케이스(20) 밖으로 돌출되는 상부 리드(15)를 포함한다. 하부 리드(17)와 상부 리드(15)는 스팟 용접에 의해 서로 접합된다.The lead 13 includes a lower lead 17 bonded to the electrode stack 11 and an upper lead 15 bonded to the lower lead 17 and protruding out of the polymer case 20. The lower lead 17 and the upper lead 15 are joined to each other by spot welding.

고분자 케이스(20)는 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 포함하며, 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)가 형성하는 내부 공간(29)에 전극 적층체(11)가 수납되어 봉합된다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)는 각각 사출 성형으로 제조한다. 고분자 케이스(20)의 소재로는 에폭시 수지와 같은 경질의 고분자 수지가 사용될 수 있다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)는 초음파 용접에 의해 서로 접합된다.The polymer case 20 includes an upper case 21 and a lower case 25, and the electrode stack 11 is accommodated in an inner space 29 formed by the upper case 21 and the lower case 25. It is sutured. The upper case 21 and the lower case 25 are each manufactured by injection molding. As the material of the polymer case 20, a hard polymer resin such as an epoxy resin may be used. The upper case 21 and the lower case 25 are joined to each other by ultrasonic welding.

이러한 고분자 케이스(20)는 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 포함한다. 상부 케이스(21)는 한 쌍의 리드(13)가 상부로 돌출되게 한 쌍의 리드(13)와 함께 사출 성형으로 제조된다. 그리고 하부 케이스(25)는 상부에 개방부(27)가 형성되고, 개방부(27) 안쪽에 내부 공간(29)이 형성되게 사출 성형으로 제조되며, 개방부(27)를 통하여 내부 공간(29)으로 축전 소자(10)의 전극 적층체(11)가 수납되고, 상부 케이스(21)에 접합되어 축전 소자(10)를 봉합한다.This polymer case 20 includes an upper case 21 and a lower case 25. The upper case 21 is manufactured by injection molding together with a pair of leads 13 so that the pair of leads 13 protrude upward. In addition, the lower case 25 is manufactured by injection molding so that an opening 27 is formed at the top and an inner space 29 is formed inside the opening 27, and the inner space 29 through the opening 27 ), the electrode stack 11 of the power storage device 10 is accommodated, and is bonded to the upper case 21 to seal the power storage device 10.

상부 케이스(21)는 리드(13) 중 상부 리드(15)와 사출 성형으로 함께 제조된다. 상부 리드(15)는 상단부가 상부 케이스(21)의 상부로 돌출되고, 하단부가 상부 케이스(21)의 하부로 돌출된다. 상부 케이스(21)는 하부로 상부 리드(15)의 하단부가 돌출될 수 있도록 하부에 개방부(23)가 형성되어 있다.The upper case 21 is manufactured together with the upper lead 15 of the leads 13 by injection molding. The upper lead 15 has an upper end protruding upward of the upper case 21 and a lower end protruding downward of the upper case 21. The upper case 21 has an opening 23 formed in the lower portion so that the lower end of the upper lead 15 can protrude downward.

상부 리드(15)는 사출 성형으로 상부 케이스(21)에 포함된다. 더욱이 상부 케이스(21) 내에 위치하는 상부 리드(15) 부분에 상부 케이스(21)를 형성하는 고분자 소재로 보호층(22)을 형성함으로써, 상부 리드(15)와 상부 케이스(21)의 계면을 통하여 전해액이 누액되는 문제를 억제할 수 있다. 즉 보호층(22)은 상부 케이스(21) 아래의 상부 리드(15)의 길이 방향으로 상부 리드(15)의 외주면을 감싸도록 형성되기 때문에, 상부 케이스(21)와 상부 리드(15) 간의 겨면 길이를 증가시킨다. 이로 인해 상부 리드(15)와 상부 케이스(21) 간에 누액될 수 있는 경로의 길이를 증가시킴으로써, 상부 리드(15)와 상부 케이스(21)의 계면을 통하여 전해액이 누액되는 문제를 억제할 수 있다.The upper lid 15 is included in the upper case 21 by injection molding. Moreover, by forming the protective layer 22 of a polymer material forming the upper case 21 on the portion of the upper lead 15 located in the upper case 21, the interface between the upper lead 15 and the upper case 21 Through this, it is possible to suppress the problem of leakage of the electrolyte. That is, since the protective layer 22 is formed to surround the outer circumferential surface of the upper lead 15 in the longitudinal direction of the upper lead 15 under the upper case 21, the surface between the upper case 21 and the upper lead 15 Increase the length Accordingly, by increasing the length of the path through which liquid can be leaked between the upper lead 15 and the upper case 21, it is possible to suppress a problem that the electrolyte is leaked through the interface between the upper lead 15 and the upper case 21. .

그리고 하부 케이스(25)는 축전 소자(10)의 외형에 대응되는 관형을 갖도록 사출 성형으로 제조된다. 하부 케이스(25)는 상부에 개방부(27)가 형성되어 있고, 개방부(27) 아래에 축전 소자(10)의 전극 적층체(11)가 수납되는 내부 공간(29)이 형성되어 있다.And the lower case 25 is manufactured by injection molding so as to have a tubular shape corresponding to the outer shape of the power storage element 10. The lower case 25 has an opening 27 formed at an upper portion thereof, and an inner space 29 in which the electrode stack 11 of the power storage element 10 is accommodated is formed under the opening 27.

상부 케이스(21)의 하단부와 하부 케이스(25)의 상단부가 서로 끼워져 고정될 수 있도록, 서로 반대되는 형상으로 형성될 수 있다. 제1 실시예에 따른 하부 케이스(25)는 상단부의 외측면에서 안쪽으로 제1 끼움 홈이 형성되어 제1 철부가 형성되고, 상부 케이스(21)는 하단부의 내측면에서 바깥쪽으로 제2 끼움 홈이 형성되어 제2 철부가 형성된다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)가 서로 맞물려 끼워질 때, 제1 끼움 홈에 제2 철부가 삽입되고, 제2 끼움 홈에 제1 철부가 삽입된다.The lower end of the upper case 21 and the upper end of the lower case 25 may be formed in opposite shapes to be fitted and fixed to each other. In the lower case 25 according to the first embodiment, a first fitting groove is formed inward from the outer surface of the upper portion to form a first convex portion, and the upper case 21 is a second fitting groove outward from the inner surface of the lower portion. Is formed to form a second convex portion. When the upper case 21 and the lower case 25 are engaged with each other and fitted, the second convex portion is inserted into the first fitting groove and the first convex portion is inserted into the second fitting groove.

물론 반대로 하부 케이스는 상단부의 내측면에서 바깥쪽으로 제1 끼움 홈이 형성되어 제1 철부가 형성되고, 상부 케이스는 하단부의 외측면에서 안쪽으로 제2 끼움 홈이 형성되어 제2 철부가 형성될 수 있다.Of course, in the lower case, a first fitting groove is formed outward from the inner surface of the upper part to form a first convex part, and the upper case has a second fitting groove formed inward from the outer surface of the lower part to form a second convex part. have.

이와 같이 제1 실시예에 따르면, 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)가 내장된 구조를 갖기 때문에, 축전 소자(10)에 함침된 전해액이 고분자 케이스(20) 밖으로 누액되는 것을 억제할 수 있다. 즉 축전 소자(10)에 연결된 한 쌍의 리드(13)가 고분자 케이스(20)와 함께 사출 성형으로 제조되기 때문에, 한 쌍의 리드(13)와 고분자 케이스(20) 사이로 전해액이 누액되는 것을 억제할 수 있다.As described above, according to the first embodiment, since the power storage device 10 is embedded in the polymer case 20 manufactured by injection molding, the electrolyte impregnated in the power storage device 10 leaks out of the polymer case 20. It can be suppressed from becoming. That is, since the pair of leads 13 connected to the power storage device 10 is manufactured by injection molding together with the polymer case 20, leakage of electrolyte between the pair of leads 13 and the polymer case 20 is suppressed. can do.

제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 러버캡을 사용하지 않고 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)가 내장된 구조를 갖기 때문에, 러버캡을 사용하여 금속 소재의 케이스에 축전 소자(10)를 수납하는 구조와 비교하여 보다 큰 축전 소자(10)가 수납될 수 있는 내부 공간(29)을 제공한다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 축전 소자(10)의 크기 증가를 통하여 고용량을 구현하고 내부저항(ESR; Equivalent Series Resistance)을 줄일 수 있다.Since the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment has a structure in which the power storage element 10 is built in a polymer case 20 manufactured by injection molding without using a rubber cap, a rubber cap is used. Compared to a structure in which the power storage device 10 is accommodated in a case made of a metal material, an internal space 29 in which a larger power storage device 10 can be accommodated is provided. For this reason, the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment can realize a high capacity by increasing the size of the power storage device 10 and reduce the equivalent series resistance (ESR).

이와 같은 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 1의 전기화학 에너지 저장장치(100)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 도 5 내지 도 8은 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.A method of manufacturing the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8 as follows. Here, FIG. 4 is a flowchart according to a method of manufacturing the electrochemical energy storage device 100 of FIG. 1. 5 to 8 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG. 4.

먼저 S51단계에서 사출 성형하여 상부 리드(15)를 포함하는 상부 케이스(21)를 제조한다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이 상부 리드(15)를 준비한다. 다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 리드(15)를 사출 금형에 넣고 사출 성형하여 상부 리드(15)를 포함하는 상부 케이스(21)를 제조한다. 이때 상부 리드(15)는 상단부가 상부 케이스(21)의 상부로 돌출되고, 하단부가 상부 케이스(21)의 개방부(23)를 통하여 하부로 돌출된다. 상부 케이스(21) 내에 위치하는 상부 리드(15)의 일부는 보호층(22)으로 보호된다.First, the upper case 21 including the upper lid 15 is manufactured by injection molding in step S51. That is, as shown in FIG. 5, the upper lead 15 is prepared. Next, as shown in FIG. 6, the upper lid 15 is put into an injection mold and injection-molded to manufacture the upper case 21 including the upper lid 15. At this time, the upper lead 15 has an upper end protruding upward of the upper case 21, and a lower end protruding downward through the opening 23 of the upper case 21. A part of the upper lead 15 located in the upper case 21 is protected by a protective layer 22.

다음으로 S53단계에서 사출 성형하여 하부 케이스(25)를 제조한다.Next, the lower case 25 is manufactured by injection molding in step S53.

다음으로 S55단계에서 하부 리드(17)를 포함하는 축전 소자(10)를 제조한다.Next, the power storage device 10 including the lower lead 17 is manufactured in step S55.

이때 제1 실시예에서는 S51단계, S53단계 및 S55단계로 순차적으로 진행되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. S51단계, S53단계 및 S55단계 중 어느 단계를 먼저 진행하여도 무방하다. 또는 S51단계, S53단계 및 S55단계 중 적어도 두 단계를 함께 진행할 수도 있다.At this time, in the first embodiment, an example in which steps S51, S53, and S55 are sequentially described, but is not limited thereto. Any step of step S51, step S53, and step S55 may be performed first. Alternatively, at least two of steps S51, S53 and S55 may be performed together.

다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, S57에서 상부 케이스(21)의 상부 리드(15)에 축전 소자(10)의 하부 리드(17)를 접합한다. 이때 하부 리드(17)와 상부 리드(15)는 스팟 용접에 의해 서로 접합된다.Next, as shown in FIG. 7, in S57, the lower lead 17 of the power storage element 10 is bonded to the upper lead 15 of the upper case 21. At this time, the lower lead 17 and the upper lead 15 are joined to each other by spot welding.

다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, S59단계에서 상부 케이스(21)에 연결된 축전 소자(10)를 하부 케이스(25)의 개방부(27)를 통하여 내부 공간(29)에 수납한다. 도 8에는 하부 케이스(25)를 상부 케이스(21)로 이동시켜 축전 소자(10)를 하부 케이스(25)의 내부 공간(29)에 수납하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 상부 케이스(21)를 하부 케이스(25)로 이동시켜 축전 소자(10)를 하부 케이스(25)의 내부 공간(29)에 수납할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, the power storage element 10 connected to the upper case 21 in step S59 is accommodated in the inner space 29 through the opening 27 of the lower case 25. 8 shows an example in which the lower case 25 is moved to the upper case 21 and the power storage element 10 is accommodated in the inner space 29 of the lower case 25, but is not limited thereto. By moving the upper case 21 to the lower case 25, the power storage device 10 may be accommodated in the inner space 29 of the lower case 25.

이어서 S61단계에서 축전 소자(10)를 전해액에 함침한다. 제1 실시예에서는 하부 케이스(25)에 축전 소자(10)를 수납한 이후에 축전 소자(10)에 전해액을 함침하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 S55단계에 따른 축전 소자(10)를 제조하는 단계와, S55단계 이후에 축전 소자(10)에 전해액을 함침하는 공정을 진행할 수 있다.Subsequently, in step S61, the power storage element 10 is impregnated with the electrolyte. In the first embodiment, an example of impregnating the power storage device 10 with an electrolyte solution after accommodating the power storage device 10 in the lower case 25 is disclosed, but is not limited thereto. For example, a step of manufacturing the power storage device 10 according to step S55 and a step of impregnating the power storage device 10 with an electrolyte after step S55 may be performed.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, S63단계에서 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 접합함으로써, 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)를 제조한다. 이때 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 서로 맞물리게 결합한 후, 서로 맞물린 부분을 초음파 용접으로 서로 접합한다.And, as shown in Figure 3, by bonding the upper case 21 and the lower case 25 in step S63, to manufacture the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment. At this time, the upper case 21 and the lower case 25 are engaged with each other, and then the interlocked portions are joined to each other by ultrasonic welding.

이와 같이 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)의 제조 방법에 따르면, 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)를 수납하여 봉합하기 때문에, 러버캡을 사용하지 않고 제조할 수 있다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 제조 공정을 간소화할 수 있다. 즉 기존의 금속 소재의 케이스를 사용하는 전기화학 에너지 저장장치(100)는 러버캡의 사용으로 케이스의 상단부에 대한 비딩과 컬링 공정을 필요했다. 하지만 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 러버캡을 사용하지 않고 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)를 수납한 이후에 고분자 케이스(20)를 봉합하여 제조하기 때문에, 제조 공정을 간소화할 수 있다. 더욱이 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(100)는 러버캡을 사용하지 않기 때문에, 기존에 필요했던 비딩과 컬링 공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 간소화할 수 있다.As described above, according to the manufacturing method of the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment, since the power storage element 10 is accommodated and sealed in the polymer case 20 manufactured by injection molding, a rubber cap is not used. Can be manufactured without. For this reason, the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment can simplify the manufacturing process. That is, the electrochemical energy storage device 100 using a case made of a conventional metal material required a beading and curling process for the upper part of the case by using a rubber cap. However, in the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment, the polymer case 20 is sealed after accommodating the power storage element 10 in the polymer case 20 manufactured by injection molding without using a rubber cap. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Moreover, since the electrochemical energy storage device 100 according to the first embodiment does not use a rubber cap, it is possible to omit the beading and curling processes that were previously required, thereby simplifying the manufacturing process.

[제2 실시예][Second Example]

한편 제1 실시예에서는 리드(13)를 상부 리드(15)와 상부 리드(15)로 분리하고, 상부 리드(15)만을 사출 성형하여 상부 케이스(21)에 함께 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 축전 소자(10)의 리드(13)를 사출 성형하여 상부 케이스(21)에 함께 형성할 수도 있다.On the other hand, in the first embodiment, an example in which the lid 13 is separated into the upper lead 15 and the upper lead 15 and only the upper lead 15 is injection-molded to form the upper case 21 together is disclosed. It is not limited. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the lead 13 of the power storage device 10 may be injection-molded to form the upper case 21 together.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 케이스(20)를 포함하는 전기화학 에너지 저장장치(200)를 보여주는 분해 사시도이다. 그리고 도 10은 도 9의 전기화학 에너지 저장장치(200)를 보여주는 단면도이다.9 is an exploded perspective view showing an electrochemical energy storage device 200 including a polymer case 20 according to a second embodiment of the present invention. And FIG. 10 is a cross-sectional view showing the electrochemical energy storage device 200 of FIG. 9.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)는 축전 소자(10)와, 축전 소자(10)가 내장되어 봉합되는 고분자 케이스(20)를 포함한다. 축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장하는 전극 적층체(11)와, 전극 적층체(11)에 연결되어 전극 적층체(11)의 상부로 돌출된 한 쌍의 리드(13)를 구비한다. 그리고 고분자 케이스(20)는 충전 소자가 수납되어 봉합되는 내부 공간(29)을 가지며 상부로 한 쌍의 리드(13)가 돌출되고, 사출 성형으로 제조된다.9 and 10, the electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment includes a power storage device 10 and a polymer case 20 in which the power storage device 10 is embedded and sealed. The power storage element 10 includes an electrode stack 11 that stores electrochemical energy, and a pair of leads 13 connected to the electrode stack 11 and protruding from the top of the electrode stack 11. . In addition, the polymer case 20 has an inner space 29 in which the charging element is accommodated and sealed, and a pair of leads 13 protrude upward, and are manufactured by injection molding.

여기서 축전 소자(10)는 전극 적층체(11)와 한 쌍의 리드(13)를 포함한다. 리드(13)는 상부 리드(15)와 하부 리드(17)와 분리되지 않고 일체로 형성된다는 점에서 제1 실시예에 따른 리드(13)와 차이가 있습니다. 전극 적층체(11)는 제1 실시예에 따른 적층 적층체(11)와 동일한 구조를 갖기 때문에, 이에 대한 설명은 생략한다.Here, the power storage element 10 includes an electrode stack 11 and a pair of leads 13. The lead 13 differs from the lead 13 according to the first embodiment in that it is formed integrally with the upper lead 15 and the lower lead 17 without being separated. Since the electrode stack 11 has the same structure as the stacked stack 11 according to the first embodiment, a description thereof will be omitted.

그리고 고분자 케이스(20)는 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 포함하며, 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)가 형성하는 내부 공간(29)에 전극 적층체(11)가 수납되어 봉합된다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)는 각각 사출 성형으로 제조한다. 고분자 케이스(20)의 소재로는 에폭시 수지와 같은 경질의 고분자 수지가 사용될 수 있다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)는 초음파 용접에 의해 서로 접합된다.Further, the polymer case 20 includes an upper case 21 and a lower case 25, and the electrode stack 11 is accommodated in an inner space 29 formed by the upper case 21 and the lower case 25. And sutured. The upper case 21 and the lower case 25 are each manufactured by injection molding. As the material of the polymer case 20, a hard polymer resin such as an epoxy resin may be used. The upper case 21 and the lower case 25 are joined to each other by ultrasonic welding.

이러한 고분자 케이스(20)는 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)를 포함한다. 상부 케이스(21)는 한 쌍의 리드(13)가 상부로 돌출되게 축전 소자(10)와 함께 사출 성형으로 제조된다. 그리고 하부 케이스(25)는 상부에 개방부(27)가 형성되고, 개방부(27) 안쪽에 내부 공간(29)이 형성되게 사출 성형으로 제조된다. 하부 케이스(25)는 개방부(27)를 통하여 내부 공간(29)으로 상부 케이스(21)에 연결된 축전 소자(10)가 수납되고, 상부 케이스(21)에 접합되어 수납된 축전 소자(10)를 봉합한다.This polymer case 20 includes an upper case 21 and a lower case 25. The upper case 21 is manufactured by injection molding together with the power storage element 10 so that a pair of leads 13 protrude upward. In addition, the lower case 25 is manufactured by injection molding such that an opening 27 is formed on the upper portion and an inner space 29 is formed inside the opening 27. In the lower case 25, the power storage element 10 connected to the upper case 21 is accommodated in the inner space 29 through the opening 27, and the power storage element 10 bonded to the upper case 21 and accommodated. Suture.

이때 축전 소자(10)의 한 쌍의 리드(13)의 중간 부분에 상부 케이스(21)를 사출 성형으로 제조한다. 상부 케이스(21)의 상부로 리드(13)의 상단부가 돌출되고, 상부 케이스(21)의 하부로 리드(13)의 하단부를 포함하는 전극 적층체(11)가 위치한다.At this time, the upper case 21 is manufactured by injection molding in the middle portion of the pair of leads 13 of the power storage device 10. An upper end portion of the lead 13 protrudes above the upper case 21, and an electrode stack 11 including a lower end portion of the lead 13 is positioned below the upper case 21.

도시하진 않았지만, 제1 실시예와 같이 상부 케이스(21) 내에 위치하는 리드(13) 부분에 상부 케이스(21)를 형성하는 고분자 소재로 보호층을 형성함으로써, 리드(13)와 상부 케이스(21)의 계면을 통하여 전해액이 누액되는 문제를 억제할 수 있다.Although not shown, as in the first embodiment, by forming a protective layer of a polymer material forming the upper case 21 on the portion of the lid 13 located in the upper case 21, the lead 13 and the upper case 21 ) Through the interface of the electrolyte can be prevented from leaking.

하부 케이스(25)는 축전 소자(10)의 외형에 대응되는 관형을 갖도록 사출 성형으로 제조된다. 하부 케이스(25)는 상부에 개방부(27)가 형성되어 있고, 개방부(27) 아래에 축전 소자(10)의 전극 적층체(11)가 수납되는 내부 공간(29)이 형성되어 있다.The lower case 25 is manufactured by injection molding to have a tubular shape corresponding to the external shape of the power storage element 10. The lower case 25 has an opening 27 formed at an upper portion thereof, and an inner space 29 in which the electrode stack 11 of the power storage element 10 is accommodated is formed under the opening 27.

그리고 상부 케이스(21)의 하단부와 하부 케이스(25)의 상단부가 서로 끼워져 고정될 수 있도록, 서로 반대되는 형상으로 형성될 수 있다. 제2 실시예에 따른 하부 케이스(25)는 상단부가 철(凸)부로 형성되고, 상부 케이스(21)는 하단부가 철부에 대응되게 요(凹)부로 형성될 수 있다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(25)가 서로 맞물려 끼워질 때, 철부가 요부에 삽입된다.Further, the lower end of the upper case 21 and the upper end of the lower case 25 may be formed in opposite shapes so that they can be fitted and fixed to each other. In the lower case 25 according to the second embodiment, the upper end portion is formed as a convex portion, and the upper case 21 may be formed as a concave portion so that the lower end portion corresponds to the convex portion. When the upper case 21 and the lower case 25 are engaged and fitted with each other, the convex portion is inserted into the recess.

물론 반대로 하부 케이스의 상단부가 요부로 형성되고, 상부 케이스의 하단부가 철부로 형성될 수 있다.Of course, on the contrary, the upper end of the lower case may be formed as a concave part, and the lower end of the upper case may be formed as a convex part.

이와 같이 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200) 또한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)가 내장된 구조를 갖기 때문에, 축전 소자(10)에 함침된 전해액이 고분자 케이스(20) 밖으로 누액되는 것을 억제할 수 있다. 즉 축전 소자(10)에 연결된 한 쌍의 리드(13)가 고분자 케이스(20)와 함께 사출 성형으로 제조되기 때문에, 한 쌍의 리드(13)와 고분자 케이스(20) 사이로 전해액이 누액되는 것을 억제할 수 있다.As described above, since the electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment also has a structure in which the power storage device 10 is embedded in the polymer case 20, the electrolyte solution impregnated in the power storage device 10 is used in the polymer case 20 ) It can suppress leakage from outside. That is, since the pair of leads 13 connected to the power storage device 10 is manufactured by injection molding together with the polymer case 20, leakage of electrolyte between the pair of leads 13 and the polymer case 20 is suppressed. can do.

제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)는 러버캡을 사용하지 않고 사출 성형으로 제조한 고분자 케이스(20)에 축전 소자(10)가 내장된 구조를 갖기 때문에, 러버캡을 사용하여 금속 소재의 케이스에 축전 소자(10)를 수납하는 구조와 비교하여 보다 큰 축전 소자(10)가 수납될 수 있는 내부 공간(29)을 제공한다. 이로 인해 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)는 축전 소자(10)의 크기 증가를 통하여 고용량을 구현하고 내부저항(ESR)을 줄일 수 있다.The electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment has a structure in which the power storage element 10 is embedded in a polymer case 20 manufactured by injection molding without using a rubber cap. Compared to a structure in which the power storage device 10 is accommodated in a case made of a metal material, an internal space 29 in which a larger power storage device 10 can be accommodated is provided. For this reason, the electrochemical energy storage device 200 according to the second exemplary embodiment can achieve high capacity and reduce internal resistance (ESR) by increasing the size of the power storage device 10.

이와 같은 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)의 제조 방법에 대해서 도 9 내지 도 15를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 11은 도 9의 전기화학 에너지 저장장치(200)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 12 내지 15는 도 11의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.A method of manufacturing the electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 15 as follows. Here, FIG. 11 is a flowchart according to a method of manufacturing the electrochemical energy storage device 200 of FIG. 9. And Figures 12 to 15 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG.

먼저 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, S71단계에서 사출 성형하여 축전 소자(10)를 포함하는 상부 케이스(21)를 제조한다. 즉 도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 리드(13)를 포함하는 축전 소자(10)를 준비한다. 다음으로 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 축전 소자(10)의 한 쌍의 리드(13)의 중간 부분에 사출 성형하여 상부 케이스(21)를 제조한다. 즉 한 쌍의 리드(13) 부분을 사출 금형에 넣고 사출 성형하여 상부 케이스(21)를 제조한다. 이때 리드(13)는 상단부가 상부 케이스(21)의 상부로 돌출되고, 하단부가 상부 케이스(21)의 개방부(23)를 통하여 하부로 돌출된다.First, as shown in FIGS. 12 to 14, the upper case 21 including the power storage element 10 is manufactured by injection molding in step S71. That is, as shown in FIG. 12, a power storage element 10 including a pair of leads 13 is prepared. Next, as shown in FIGS. 13 and 14, the upper case 21 is manufactured by injection molding in the middle portion of the pair of leads 13 of the power storage element 10. That is, a pair of leads 13 are put into an injection mold and injection molded to manufacture the upper case 21. At this time, the lid 13 has an upper end protruding upward of the upper case 21 and a lower end protruding downward through the opening 23 of the upper case 21.

S71단계에 따른 사출 성형에 의해 상부 케이스(21)에 축전 소자(10)가 연결된다.The power storage element 10 is connected to the upper case 21 by injection molding according to step S71.

다음으로 도 15에 도시된 바와 같이, S75에서 상부 케이스(21)에 연결된 축전 소자(10)를 하부 케이스(25)의 내부 공간(29)에 수납한다.Next, as shown in FIG. 15, the power storage element 10 connected to the upper case 21 in S75 is accommodated in the inner space 29 of the lower case 25.

이어서 S77단계에서 축전 소자(10)를 전해액에 함침한다. 제2 실시예에서는 하부 케이스(25)에 축전 소자(10)를 수납한 이후에 축전 소자(10)에 전해액을 함침하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 S71단계에서 축전 소자(10)를 준비하는 단계와, S71단계 이후에 축전 소자(10)에 전해액을 함침하는 공정을 진행할 수 있다.Subsequently, in step S77, the power storage element 10 is impregnated with the electrolyte. In the second embodiment, an example in which the power storage device 10 is impregnated with an electrolytic solution after the power storage device 10 is accommodated in the lower case 25 is disclosed, but is not limited thereto. For example, a step of preparing the power storage device 10 in step S71 and a step of impregnating the power storage device 10 with an electrolyte solution after step S71 may be performed.

그리고 도 10에 도시된 바와 같이, S79단계에서 상부 케이스(21)와 상부 케이스(21)를 접합함으로써, 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)를 제조한다. 이때 상부 케이스(21)의 철부와 하부 케이스(25)의 요부를 서로 맞물리게 결합한 후, 서로 맞물린 부분을 초음파 용접으로 서로 접합한다.And, as shown in FIG. 10, by bonding the upper case 21 and the upper case 21 in step S79, the electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment is manufactured. At this time, the convex portions of the upper case 21 and the concave portions of the lower case 25 are engaged with each other, and then the interlocked portions are joined to each other by ultrasonic welding.

이와 같이 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(200)의 제조 방법에 따르면, 러버캡을 사용하지 않고 금속 케이스를 사용하지 않기 때문에, 제1 실시예와 동일하게 전기화학 에너지 저장장치(200)의 제조 공정을 간소화할 수 있다.As described above, according to the manufacturing method of the electrochemical energy storage device 200 according to the second embodiment, since the rubber cap is not used and the metal case is not used, the electrochemical energy storage device 200 is the same as in the first embodiment. ) Can simplify the manufacturing process.

더욱 이 제2 실시예에 따른 제조 방법은 상부 리드(15)와 하부 리드(17)를 접합하는 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제1 실시예에 따른 제조 방법 보다 제조 공정을 좀 더 간소화할 수 있는 이점도 있다.Moreover, since the manufacturing method according to the second embodiment can omit the process of joining the upper lead 15 and the lower lead 17, the manufacturing process can be further simplified than the manufacturing method according to the first embodiment. There are also advantages.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those of ordinary skill in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 축전 소자
11 : 전극 적층체
13 : 리드
15 : 상부 리드
17 : 하부 리드
20 : 고분자 케이스
21 : 상부 케이스
22 : 보호층
23 : 개방부
25 : 하부 케이스
27 : 개방부
29 : 내부 공간
100, 200 : 전기화학 에너지 저장장치10: power storage element
11: electrode laminate
13: lead
15: upper lead
17: lower lead
20: polymer case
21: upper case
22: protective layer
23: opening
25: lower case
27: opening
29: interior space
100, 200: electrochemical energy storage device

Claims

A power storage device including an electrode stack for storing electrochemical energy, and a pair of leads connected to the electrode stack and protruding upward of the electrode stack; And
A polymer case having an inner space in which the charging element is accommodated and sealed, the pair of leads protruding upward, and manufactured by injection molding;
Electrochemical energy storage device comprising a.

The method of claim 1, wherein the polymer case,
An upper case manufactured by injection molding together with the pair of leads so that the pair of leads protrude upward; And
The power storage element is manufactured by injection molding such that an opening is formed on the upper part and an internal space is formed inside the opening, and the electrode stack of the power storage element is accommodated in the internal space through the opening, and is bonded to the upper case. A lower case for suturing;
Electrochemical energy storage device comprising a.

The method of claim 2,
Electrochemical energy storage device, characterized in that the upper case and the lower case are bonded to each other by ultrasonic welding.

The method of claim 1, wherein the pair of leads,
A pair of lower leads connected to the electrode stack and protruding upward from the electrode stack; And
A pair of upper leads that are injection-molded together with the upper case and bonded to the pair of lower leads;
Electrochemical energy storage device comprising a.

The method of claim 4,
The electrochemical energy storage device, wherein the lower lead and the upper lead are bonded to each other by spot welding.

Manufacturing an upper case including a pair of upper leads by injection molding, and manufacturing a lower case by injection molding such that an opening is formed on the upper portion and an inner space is formed inside the opening;
Bonding a pair of lower leads of a power storage element to the pair of upper leads;
Accommodating a power storage element connected to the upper case in an inner space of the lower case through the opening portion; And
Bonding the upper case and the lower case to seal the power storage element accommodated in the inner space;
Method of manufacturing an electrochemical energy storage device comprising a.

The method of claim 6, wherein in the preparing step,
A method of manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that a protective layer is formed by injection molding on the pair of upper leads positioned in the upper case.

The method of claim 6, wherein in the bonding step,
The method of manufacturing an electrochemical energy storage device, wherein the lower lead and the upper lead are bonded to each other by spot welding.

The method of claim 6, wherein in the suturing step,
The method of manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that the upper case and the lower case are joined to each other by ultrasonic welding.

The method of claim 6, which is performed prior to the suturing step,
Impregnating the power storage element into an electrolyte solution;
Method for manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that it further comprises.

Manufacturing an upper case by injection molding into a pair of lead portions of a power storage element, and manufacturing a lower case by injection molding such that an opening is formed on the upper portion and an inner space is formed inside the opening;
Accommodating a power storage element connected to the upper case in an inner space of the lower case through the opening portion; And
Bonding the upper case and the lower case to each other to seal the power storage element accommodated in the inner space;
Method of manufacturing an electrochemical energy storage device comprising a.

The method of claim 11, wherein in the preparing step,
A method of manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that a protective layer is formed on the pair of leads located in the upper case by injection molding.

The method of claim 11, wherein in the suturing step,
The method of manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that the upper case and the lower case are joined to each other by ultrasonic welding.

The method of claim 11, which is performed prior to the suturing step,
Impregnating the power storage element into an electrolyte;
Method for manufacturing an electrochemical energy storage device, characterized in that it further comprises.