KR20200137827A - 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 - Google Patents

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KR20200137827A
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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전지 케이스는 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스에 있어서, 파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부 및 제2 컵부; 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부의 사이에, 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체의 일측이 수납되는 수납부; 상기 수납부의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부; 및 상기 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부를 포함한다.

Description

이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지{The Case For Secondary Battery And The Pouch Type Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사이즈의 오차를 감소시키고, 부피 대비 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.
이러한 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 형태가 일정하지 않은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 형태가 일정한 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
파우치 형 전지 케이스는, 유연성을 가지는 파우치 필름에 드로잉(Drawing) 성형을 하여, 컵부를 형성함으로써 제조된다. 이러한 드로잉 성형은 프레스에 파우치 필름을 삽입하고 펀치로 파우치 필름에 압력을 인가하여, 파우치 필름을 연신시킴으로써 수행된다. 그리고 컵부가 형성되면, 상기 컵부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 전지 케이스를 폴딩한 후 실링부를 실링하여 이차 전지를 제조한다.
파우치 필름에 컵부를 성형할 때에는, 하나의 파우치 필름에 대칭이 되는 두 개의 컵부를 서로 이웃하게 드로잉 성형할 수도 있다. 그리고, 하나의 컵부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납한 후에, 두 개의 컵부가 서로 마주보도록 전지 케이스를 폴딩할 수 있다. 그러면, 두 개의 컵부가 하나의 전극 조립체를 수용하므로, 컵부가 하나일 때보다 두께가 더 두꺼운 전극 조립체도 수용할 수 있다. 또한, 전지 케이스가 폴딩됨으로써 이차 전지의 하나의 모서리가 형성되므로, 추후에 실링 공정을 수행할 때 4개가 아닌 나머지 3개의 모서리만을 실링할 수 있다. 따라서, 실링되는 모서리를 감소시켜 공정 속도를 향상시킬 수 있고, 트리밍 공정 수도 감소시킬 수도 있다.
도 1은 종래의 파우치 형 이차 전지(3)의 평면도이다.
종래에는 전지 케이스를 폴딩하고 열 및 압력을 인가하여 실링하면, 이차 전지(3)의 폴딩된 상기 하나의 모서리, 즉 폴딩부(336)의 일부가 외측으로 돌출되었다. 이를 박쥐 귀(Bat Ear, 2)라고 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 박쥐 귀(2)가 돌출 형성되면, 불필요한 부피가 더 증가하므로, 이차 전지(3)의 설계된 사이즈에서 오차가 발생한다. 따라서, 이차 전지(3)들을 전지 모듈 등으로 조립할 때 조립이 용이하지 않고, 처음부터 사이즈를 작게 설계해야 하는 문제가 있다. 또한, 전체적으로 이차 전지(3)의 부피를 증가시키므로, 부피 대비 에너지 밀도가 감소하는 문제도 있다.
한국공개공보 제2019-0010434호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사이즈의 오차를 감소시키고, 부피 대비 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전지 케이스는 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스에 있어서, 파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부 및 제2 컵부; 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부의 사이에, 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체의 일측이 수납되는 수납부; 상기 수납부의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부; 및 상기 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부를 포함한다.
또한, 상기 경사부는, 상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.25보다 클 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.6보다 작을 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 다각형의 형상을 가지며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 삼각형 또는 사다리꼴의 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 이등변삼각형 형상으로 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 상기 다각형의 꼭지점이 챔퍼링 또는 필렛팅될 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 상기 수납부로부터 상기 라인 포밍부로 갈수록 점차 깊이가 얕아질 수 있다.
또한, 상기 라인 포밍부는, 상기 파우치 필름의 일측 모서리까지 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 라인 포밍부는, V자 형상으로 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 라인 포밍부는, U자 형상으로 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 수납부, 상기 경사부 및 상기 라인 포밍부는, 한 번의 드로잉 공정으로 함께 포밍될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지는 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 형성되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고, 상기 전지 케이스는, 파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부 및 제2 컵부; 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부의 사이에, 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체의 일측이 수납되는 수납부; 상기 수납부의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부; 및 상기 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부를 포함한다.
또한, 상기 경사부는, 상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.25보다 클 수 있다.
또한, 상기 경사부는, 상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.6보다 작을 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
박쥐 귀가 수납부의 하면보다 더욱 외측으로 돌출되는 것을 방지하여, 이차 전지의 설계된 사이즈에서 발생하는 오차를 감소시킬 수 있고, 이차 전지들을 전지 모듈 등으로 용이하게 조립할 수 있다.
또한, 전체적으로 불필요한 이차 전지의 부피를 감소시키므로, 부피 대비 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
또한, 컵부, 실링부 및 경사부의 형상이 변형되지 않고 견고하게 유지되면서, 전지 케이스가 폴딩되므로, 전극 조립체가 안정적으로 컵부의 내부에 수용될 수 있다.
또한, 전지 케이스의 실링부끼리 정확히 맞닿으며 실링되므로, 견고하게 실링될 수 있다.
또한, 수납부의 하면이 구겨지는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 파우치 형 이차 전지의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 조립도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 파우치 형 전지 케이스에 전극 조립체가 수납되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 4의 파우치 형 전지 케이스에 전극 조립체가 수납된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 4의 파우치 형 전지 케이스가 폴딩되는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 4의 파우치 형 전지 케이스가 폴딩된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 포밍부의 확대사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사부 및 라인 포밍부의 평면 확대도이다.
도 11은 종래의 전지 케이스의 측면 부분확대도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스의 측면 부분확대도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 포밍부의 정면 확대도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라인 포밍부의 정면 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 파우치 형의 전지 케이스(13), 상기 전지 케이스(13)의 내부에 수용되는 전극 조립체(10)를 포함한다.
전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 양극 및 음극 등 두 개의 전극과, 전극들을 상호 절연시키기 위해 전극들 사이에 개재되거나 어느 하나의 전극의 좌측 또는 우측에 배치되는 분리막을 구비한 적층 구조체일 수 있다. 상기 적층 구조체는 소정 규격의 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층될 수도 있고, 젤리 롤(Jelly Roll) 형태로 권취될 수 있는 등 제한되지 않고 다양한 형태일 수 있다. 두 개의 전극은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 용매는 후속 공정에서 제거된다.
전극 조립체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)의 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 집전체는 전극 활물질이 도포된 부분과 전극 활물질이 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)가 열 융착되는 실링부(134)에 한정되어 위치하여, 전지 케이스(13)에 접착된다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)의 형성 위치에 따라 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있고 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 판과 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 판과 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
전지 케이스(13)는 유연성을 가지는 재질로 제조된 파우치이며, 유연성을 가지는 파우치 필름에 드로잉 성형을 하여, 컵부(133)를 형성함으로써 제조된다. 그리고 전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)를 포함한다. 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)에는 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 각각 하나씩 형성되어 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련된다. 그리고, 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록, 전지 케이스(13)가 폴딩되어 전극 조립체(10)가 컵부(133)의 수용 공간에 수납된다.
한편, 파우치 필름에 두 개의 컵부(133)를 서로 대칭으로 드로잉 성형할 때, 두 개의 컵부(133) 사이에 수납부(135)를 함께 드로잉 성형할 수 있다. 수납부(135)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)의 사이에, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 길게 형성되며, 전극 조립체(10)가 제일 먼저 수납되는 공간이다. 이러한, 수납부(135)는 상기 전극 조립체(10)가 컵부(133)에 용이하게 수납되기 위해, 전극 조립체(10)의 일측을 먼저 수납하여 위치를 고정시킨다. 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 수납부(135)의 폭(w) 및 길이(l)는 전극 조립체(10)의 두께(T) 및 길이(L)와 각각 대응되고, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)로부터 동일한 거리에 위치한다. 따라서, 수납부(135)의 길이 방향으로 형성되는 중심축이, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)의 대칭축이 된다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 전극 조립체(10)를 수납부(135)에 수납한다. 그리고, 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)를 폴딩하면 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)에 마련된 수용 공간에 전극 조립체(10)가 수납되고, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 전극 조립체(10)를 포위한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)의 테두리에 형성된 실링부(134)를 실링한다. 전해액은 이차 전지(1)의 충, 방전 시 전극의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해, 도 3에 도시된 바와 같이, 파우치 형 이차 전지(1)가 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스(13)를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도이다.
컵부(133)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 폭(W)의 중앙부에 대응되는 부분(1333)부터 전극 조립체(10)의 상측 모서리에 대응되는 부분(1334)으로 갈수록 점점 깊이(d)가 깊어지는 형상을 가진다. 그리고 수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간은 깊이의 변화가 거의 없는 평평한 형상을 가진다.
상기 컵부(133)에서 가장 깊이(d)가 깊은 곳은 전극 조립체(10)의 상측 모서리에 대응되는 부분이며, 깊이(d)는 전극 조립체(10)의 두께(T)의 절반보다 깊은 것이 바람직하다. 추후에 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 서로 마주보며 전지 케이스(13)의 실링부(134)가 실링되면, 전극 조립체(10)는 컵부(133)의 내부에 수납된다. 그런데 만약, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)의 깊이(d)가 각각 전극 조립체(10)의 두께(T)의 절반보다 깊지 않다면, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 전극 조립체(10)를 내부에 수납한 후에 실링부(134)끼리 서로 맞닿지 않아 실링이 되지 않거나, 실링부(134)끼리 서로 맞닿더라도 맞닿는 영역이 과도하게 좁아 실링이 부실하게 되는 문제가 발생하기 때문이다.
수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간의 길이(S)는 전극 조립체(10)의 폭(W) 및 두께(T)에 따라 상이하다. 즉, 전극 조립체(10)의 폭(W)이 짧을수록 수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간의 길이(S)도 짧아지는 것이 바람직하다. 반대로, 전극 조립체(10)의 폭(W)이 길수록 수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간의 길이(S)는 길어지는 것이 바람직하다. 또한, 전극 조립체(10)의 두께(T)가 두꺼울수록 컵부(133)의 깊이(d)도 깊어지므로, 수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간의 길이(S)는 짧아지는 것이 바람직하다. 반대로, 전극 조립체(10)의 두께(T)가 얇을수록 컵부(133)의 깊이(d)도 얕아지므로, 수납부(135)와 컵부(133) 사이의 구간의 길이(S)는 길어지는 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 파우치 형 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)가 수납되는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 4의 파우치 형 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)가 수납된 모습을 나타낸 단면도이다.
상기 수납부(135)에 전극 조립체(10)의 일측을 수납한다. 이 때 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)를 상방으로부터 하방으로 직립하여 수납하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 추후에 전지 케이스(13)가 폴딩되면 전극 조립체(10)의 양측에 각각 형성된 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 전극 조립체(10)를 포위하며 내부에 수납할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 수납부(135)는 전극 조립체(10)의 두께(T) 및 길이(L)와 각각 대응되는 폭(w) 및 길이(l)를 가지므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)가 수납부(135)에 용이하게 수납되며, 위치가 고정될 수 있다.
도 7은 도 4의 파우치 형 전지 케이스(13)가 폴딩되는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 4의 파우치 형 전지 케이스(13)가 폴딩된 모습을 나타낸 단면도이다.
전극 조립체(10)가 수납부(135)에 수납된 후, 수납부(135)의 양 측의 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)를 도 7에 도시된 바와 같이 상방으로 폴딩한다. 그러면 도 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 컵부(133)가 서로 마주보며 전극 조립체(10)를 함께 포위하며 컵부(133)의 내부에 마련된 수용 공간에 수납될 수 있다.
제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)는 도 4에 도시된 바와 같이, 수납부(135)를 형성하는 양측 벽으로부터 대략 직각으로 각각 절곡되며 연결된다. 그리고 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)를 폴딩하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 절곡되었던 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)가 수납부(135)의 양측 벽으로부터 각각 서로 펴지면서 전극 조립체(10)가 컵부(133)에 수납된다. 즉, 전지 케이스(13) 전체로 보면 폴딩되는 것이나, 수납부(135)의 양측 벽에서 보면 절곡된 부분이 펴지는 것이다.
이처럼 제1 케이스(131) 및 제2 케이스(132)를 폴딩한 후에, 실링 툴을 이용하여 실링부(134)를 실링하면, 이차 전지(1)의 제조가 완료된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 포밍부(138)의 확대사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 박쥐 귀(2)가 수납부의 하면보다 더욱 외측으로 돌출되는 것을 방지하여, 이차 전지(1)의 설계된 사이즈에서 발생하는 오차를 감소시킬 수 있고, 이차 전지(1)들을 전지 모듈 등으로 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 전체적으로 불필요한 이차 전지(1)의 부피를 감소시키므로, 부피 대비 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한, 컵부(133), 실링부(134) 및 경사부(137)의 형상이 변형되지 않고 견고하게 유지되면서, 전지 케이스(13)가 폴딩되므로, 전극 조립체(10)가 안정적으로 컵부(133)의 내부에 수용될 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)의 실링부(134)끼리 정확히 맞닿으며 실링되므로, 견고하게 실링될 수 있다. 또한, 수납부의 하면이 구겨지는 것을 방지할 수도 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)용 전지 케이스(13)는, 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스(13)에 있어서, 파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332); 상기 제1 컵부(1331) 및 상기 제2 컵부(1332)의 사이에, 상기 제1 컵부(1331) 및 상기 제2 컵부(1332)가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체(10)의 일측이 수납되는 수납부(135); 상기 수납부(135)의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부(137); 및 상기 경사부(137)의 외측단(1373)으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부(135)의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부(138)를 포함할 수 있다.
수납부(135)는 상기 기술한 바와 같이, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)의 사이에, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 길게 형성되며, 전극 조립체(10)의 일측이 수납된다. 이러한 수납부(135)는 두 개의 컵부(133)와 동일한 거리에 위치하고, 대략 직사각형의 형상으로, 일측으로 길게 파우치 필름에 함몰 형성된다. 따라서, 수납부(135)의 길이 방향으로 형성되는 중심축이, 두 개의 컵부(133)의 대칭축이 된다.
경사부(137)는 수납부(135)의 양 단으로부터 연장되며 파우치 필름에 함몰 형성된다. 이러한 경사부(137)는 파우치 필름의 상방에서 볼 때 삼각형 또는 사다리꼴 형상의 다각형을 가질 수 있으며, 특히 이등변삼각형의 형상으로 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 경사부(137)의 밑변에 해당하는 모서리는, 수납부(135)의 양 단에 해당하는 모서리와 같은 모서리를 공유한다. 다만 이에 제한되지 않고, 경사부(137)는 상방에서 볼 때 반원 또는 반타원 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다.
경사부(137)는 수납부(135) 측에서는 수납부(135)와 동일한 깊이로 형성되고, 수납부(135)로부터 라인 포밍부(138)로 갈수록 점차 깊이가 얕아진다. 그리고 경사부(137)의 외측단(1373, 도 10에 도시됨)에서는, 라인 포밍부(138)와 자연스럽게 연결되어, 라인 포밍부(138)와 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 따라서, 경사부(137)는 파우치 필름의 측면에서 볼 때, 대략 직각삼각형의 형상으로 형성될 수 있다.
라인 포밍부(138)는 경사부(137)의 외측단(1373)으로부터 직선 형상으로 연장되며, 수납부(135)의 길이 방향과 동일한 방향으로 파우치 필름에 함몰 형성된다. 라인 포밍부(138)가 형성되지 않고 단순히 전지 케이스(13)를 폴딩한다면, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)가 정확히 서로를 마주보지 않고, 어긋나며 마주볼 수 있다. 그러면, 제1 컵부(1331) 및 제2 컵부(1332)의 내부에 전극 조립체(10)가 수용되는 공간이 변형되고, 실링부(134) 및 경사부(137)의 형상도 변형되어, 전극 조립체(10)가 안정적으로 수용될 수 없는 문제가 있다. 또한, 전지 케이스(13)의 실링부(134)끼리 서로 정확히 맞닿지 않으므로, 실링이 되지 않거나, 실링부(134)의 영역이 과도하게 좁아져 실링이 부실하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 라인 포밍부(138)가 형성되고 전지 케이스(13)가 라인 포밍부(138)를 따라 폴딩되므로, 라인 포밍부(138)가 전지 케이스(13)의 폴딩을 가이드한다. 그럼으로써, 컵부(133), 실링부(134) 및 경사부(137)의 형상이 변형되지 않고 견고하게 유지되면서 전지 케이스(13)가 폴딩되므로, 전극 조립체(10)가 안정적으로 컵부(133)의 내부에 수용될 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)의 실링부(134)끼리 정확히 맞닿으며 실링되므로, 견고하게 실링될 수 있다.
라인 포밍부(138)가 전지 케이스(13)의 폴딩을 가이드하므로, 전지 케이스(13)는 라인 포밍부(138)를 중심으로 폴딩된다. 그리고 추후에 전지 케이스(13)가 폴딩되고 이차 전지(1)가 완성되면, 전지 케이스(13)에서 직접 폴딩되는 부분인 폴딩부(136)는, 상기 라인 포밍부(138)가 형성되었던 위치에 형성될 수 있다. 이러한 라인 포밍부(138)는 경사부(137)의 외측단(1373)으로부터, 파우치 필름의 일측 모서리까지 함몰 형성될 수 있다. 그럼으로써, 전지 케이스(13)가 더욱 용이하게 폴딩될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사부(137) 및 라인 포밍부(138)의 평면 확대도이다.
상기 기술한 바와 같이, 경사부(137)는 다각형의 형상을 가지며, 특히 삼각형 또는 사다리꼴 형상으로 파우치 필름에 함몰 형성될 수 있다. 여기서 다각형 형상으로 형성된다는 것은, 다각형의 사전적 의미, 즉 꼭지점과 직선 모서리가 모두 복수 개인 평면 도형이라는 의미에 제한되지 않는다. 도 10에 도시된 바와 같이, 경사부(137)의 외측단(1373)이 라인 포밍부(138)와 일부 중복되어, 적어도 하나의 꼭지점이 챔퍼링(모따기, Chamfering)되는 경우, 또는 경사부(137)의 밑변에 해당하는 모서리(1371)의 양 단이 형성하는 두 꼭지점이 필렛팅(모깎기, Filleting)되는 경우 등 제한되지 않고 대략 다각형의 형상으로 인정될 수 있다면 다양한 형상을 포함할 수 있다.
경사부(137)는 도 10에 도시된 바와 같이, 파우치 필름을 상방에서 볼 때 이등변삼각형의 형상으로 함몰 형성될 수 있다. 즉, 경사부(137)의 밑변에 해당하는 모서리(1371)의 양 단으로부터, 상기 경사부(137)의 외측단(1373)까지 이르는 두 모서리는 서로 길이가 동일할 수 있다. 여기서 경사부(137)의 밑변에 해당하는 모서리(1371)는, 파우치 필름을 상방에서 볼 때 수납부(135)의 일단의 모서리와 같은 모서리를 공유한다.
이러한 경사부(137)가 가지는 삼각형 또는 사다리꼴의 형상은, 밑변에 해당하는 모서리(1371) 즉, 수납부(135)의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이(D) 대비 외측단(1373)까지의 높이(h)의 비율이 0.25보다 크고, 0.6보다 작은 것이 바람직하다. 만약 0.25보다 작다면, 추후에 전지 케이스(13)를 폴딩할 때 여전히 폴딩부(136)가 수납부(135)에 근접한 위치에서부터 형성될 수 있다. 따라서, 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 실링부(134)의 영역이 충분하고, 수납부(135)와 박쥐 귀(2) 사이의 각도가 급격하게 변화하므로, 여전히 박쥐 귀(2)가 수납부(135)의 높이보다 더욱 외측으로 돌출되거나, 수납부(135)와 유사한 높이까지 돌출 형성될 수 있다. 또한, 여전히 수납부(135)의 하면(1351)이 구겨지는 문제도 발생할 수 있다. 한편, 만약 상기 비율이 0.6보다 크다면, 경사부(137)의 높이가 과도하게 길어지므로, 이차 전지(1)를 제조한 이후에 데드 스페이스(Dead Space)가 증가하여 부피 대비 에너지 효율이 저하될 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)가 고정되지 않고 전지 케이스(13)의 내부에서 이동하여 안정성이 저하될 수도 있다.
여기서 상기 수납부(135)의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이(D)는, 수납부(135)의 폭(w)과 길이가 동일한 것이 바람직하다.
한편, 수납부(135), 경사부(137) 및 라인 포밍부(138)는 도 10에 도시된 바와 같이, 모두 연결된다. 따라서, 수납부(135), 경사부(137) 및 라인 포밍부(138)를 각각 별도로 포밍되지 않고, 파우치 필름에 한 번의 드로잉 공정으로, 함께 포밍될 수 있다. 그럼으로써, 파우치 필름에 수행하는 드로잉 공정의 수를 감소시켜 공정 속도를 증가시킬 수 있다.
도 11은 종래의 전지 케이스의 측면 부분확대도이다.
폴딩부(136)는 전지 케이스(13)가 폴딩될 때 전지 케이스(13)에서 수납부(135)의 양 단에서 직접 폴딩되는 부분이다. 그리고 이차 전지(1)를 측면에서 볼 때, 수납부(135)의 양 단과 폴딩부(136) 사이의 영역이 내측으로 함몰되는 함몰부(139)를 형성한다. 그런데 종래에는 도 11에 도시된 바와 같이 경사부(137)가 존재하지 않아, 함몰부(339)가 수납부(335)의 양 단에서 대략 수직으로 형성된다. 그러면, 폴딩부(336)가 수납부(335)에 매우 근접한 위치에서부터 형성되어, 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 실링부(134)의 영역이 충분하고, 수납부(335)와 박쥐 귀(2) 사이의 각도가 급격하게 변화한다. 따라서, 박쥐 귀(2)가 수납부(335)의 하면(3351)보다 더욱 외측으로 돌출될 수 있었다. 또한, 수납부(335)의 하면(3351)이 구겨지는 문제도 발생할 수 있었다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 측면 부분확대도이다.
상기 기술한 바와 같이, 경사부(137)는 수납부(135)로부터 라인 포밍부(138)로 갈수록 점차 깊이가 얕아지므로, 경사부(137)가 수납부(135)의 양 단으로부터 연장 형성되면, 함몰부(139)가 일정 경사를 가지며 내측으로 함몰된다. 그러면 도 12에 도시된 바와 같이, 폴딩부(136)가 수납부(135)로부터 어느 정도 이격된 위치에 형성되어, 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 실링부(134)의 영역이 감소한다. 그리고 수납부(135)와 박쥐 귀(2) 사이의 각도가 어느 정도 완만하게 변화한다. 따라서, 박쥐 귀(2)가 수납부(135)의 하면(1351)보다 더욱 외측으로 돌출 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수납부(135)의 하면(1351)이 구겨지는 것을 방지할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 포밍부(138)의 정면 확대도이다.
상기 기술한 바와 같이, 라인 포밍부(138)는 직선 형상으로 파우치 필름에 함몰 형성되어, 전지 케이스(13)의 폴딩을 가이드한다. 이 때 본 발명의 일 실시예에 따르면, 라인 포밍부(138)는 전지 케이스(13)의 폴딩을 더욱 용이하게 가이드하기 위해, 도 13에 도시된 바와 같이 V자 형상으로 함몰 형성될 수 있다. 그럼으로써, 전지 케이스(13)가 폴딩될 때 라인 포밍부(138)의 최하단의 절곡된 부분을 중심으로 폴딩되므로, 컵부(133), 실링부(134) 및 경사부(137)의 형상이 변형되지 않고 견고하게 유지되면서 전지 케이스(13)를 용이하게 폴딩할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라인 포밍부(138)의 정면 확대도이다.
한편, 파우치 필름의 두께가 상당히 얇은 경우, 라인 포밍부(138)를 V자 형상으로 드로잉 성형한다면 라인 포밍부(138)의 최하단의 절곡된 부분이 파손될 수도 있다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파우치 필름의 두께가 상당히 얇은 경우에 라인 포밍부(138)는 도 14에 도시된 바와 같이, U자 형상으로 함몰 형성될 수 있다. 그럼으로써, 파우치 필름의 파손을 방지하면서, 전지 케이스(13)의 폴딩을 가이드할 수 있다.
제조예 1
먼저, 폴리프로필렌(PP), 알루미늄(Al) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 순서대로 적층되어 제조된 파우치 필름을 마련하였다. 그리고 파우치 필름에 드로잉 성형을 수행하여 제1 컵부, 제2 컵부 및 수납부를 형성하였다. 제1 컵부 및 제2 컵부는 서로 대칭으로 형성되고, 수납부는 제1 컵부 및 제2 컵부의 사이에, 제1 컵부 및 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 길게 형성되었다. 이러한 제1 컵부 및 제2 컵부는 깊이(d)가 0.6 cm이고, 수납부와 컵부 사이의 구간의 길이(S)는 3.85 cm 이다. 또한, 수납부의 길이(l)는 32.25 cm 이고, 폭(w)은 1.1 cm 이다.
수납부를 드로잉 성형할 때, 수납부의 양 단으로부터 연장되는 경사부 및 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되는 라인 포밍부도 함께 드로잉 성형하였다. 경사부를 성형할 때는, 상방에서 볼 때 삼각형 형상이 되도록, 그리고 수납부로부터 라인 포밍부로 갈수록 점차 깊이가 얕아지도록 성형하였다. 그리고 라인 포밍부를 성형할 때는 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 형성되도록 성형하였다. 경사부는 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이(D)가 1.1 cm이고, 외측단까지의 높이(h)가 0.03 cm이다. 이에 따르면, 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이(D) 대비 외측단까지의 높이(h)의 비율이 0.273으로, 0.25보다 크고 0.6보다 작다. 그리고 라인 포밍부를 성형할 때는 V자 형상으로 성형하였다.
수납부에 전극 조립체를 상방으로부터 하방으로 직립하여 수납하였다. 이러한 전극 조립체의 길이(L)는 32.25 cm 이고, 폭(W)은 9.87 cm 이며, 두께(T)는 0.11 cm이다. 전극 조립체가 수납부에 수납된 후, 수납부의 양 측의 제1 케이스 및 제2 케이스를 상방으로 폴딩하였다. 그 후에, 폴딩된 하나의 모서리를 제외한 나머지 모서리를 실링 툴을 이용하여 실링함으로써, 이차 전지를 제조하였다.
제조예 2
경사부의 외측단까지의 높이(h)가 6 cm인 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다. 이에 따르면, 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이(D) 대비 외측단까지의 높이(h)의 비율이 0.545로, 0.25보다 크고 0.6보다 작다.
비교예
경사부 및 라인 포밍부를 성형하지 않은 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
물성 측정방법 -박쥐 귀의 높이 차
제조예 1, 제조예 2 및 비교예에서 제조된 이차 전지에서, 수납부의 하면과 박쥐 귀의 높이의 차이를 측정하였다.
물성 측정결과 -박쥐 귀의 높이 차
비교예에 따른 이차 전지는 경사부가 형성되지 않으므로 폴딩부가 수납부에 근접한 위치에 형성된다. 그럼으로써 함몰부가 수납부의 양 단에서 대략 수직으로 형성된다. 그리고 박쥐 귀를 형성할 수 있는 실링부의 영역이 어느 정도 충분하고, 수납부와 박쥐 귀 사이의 각도가 급격하게 변화한다. 따라서 박쥐 귀와 수납부의 높이 차이(t1)는 0.4 cm으로, 박쥐 귀가 수납부와 대략 유사한 높이까지 돌출 형성된다.
반면에, 제조예 1 및 제조예 2에 따른 이차 전지는 경사부가 형성되므로 폴딩부가 수납부로부터 어느 정도 이격된 위치에 형성된다. 그럼으로써 함몰부가 일정 경사를 가지며 내측으로 함몰된다. 그리고 박쥐 귀를 형성할 수 있는 실링부의 영역이 감소하고, 수납부와 박쥐 귀 사이의 각도가 어느 정도 완만하게 변화한다. 따라서, 제조예 1에 따르면 박쥐 귀와 수납부의 높이 차이(t2)는 0 cm이고, 제조예 2에 따르면 박쥐 귀와 수납부의 높이 차이(t2)는 -0.1 cm이다. 즉, 외측으로 돌출되는 박쥐 귀의 높이가 감소하여, 이차 전지의 설계된 사이즈에서 발생하는 오차를 감소시킬 수 있고, 이차 전지들을 전지 모듈 등으로 용이하게 조립할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지 2: 박쥐 귀
10: 전극 조립체 11: 전극 탭
12: 전극 리드 13: 전지 케이스
14: 절연부 111: 양극 탭
112: 음극 탭 121: 양극 리드
122: 음극 리드 131: 제1 케이스
132: 제2 케이스 133: 컵부
134: 실링부 135: 수납부
136: 폴딩부 137: 경사부
138: 라인 포밍부 139: 함몰부
1331: 제1 컵부 1332: 제2 컵부

Claims (15)

  1. 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스에 있어서,
    파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부 및 제2 컵부;
    상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부의 사이에, 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체의 일측이 수납되는 수납부;
    상기 수납부의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부; 및
    상기 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부를 포함하는 이차 전지용 전지 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.25보다 큰, 이차 전지용 전지 케이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.6보다 작은, 이차 전지용 전지 케이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는,
    다각형의 형상을 가지며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 이차 전지용 전지 케이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사부는,
    삼각형 또는 사다리꼴의 형상을 가지는 이차 전지용 전지 케이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경사부는,
    이등변삼각형 형상으로 함몰 형성되는, 이차 전지용 전지 케이스.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 다각형의 꼭지점이 챔퍼링 또는 필렛팅되는 이차 전지용 전지 케이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 수납부로부터 상기 라인 포밍부로 갈수록 점차 깊이가 얕아지는, 이차 전지용 전지 케이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 라인 포밍부는,
    상기 파우치 필름의 일측 모서리까지 함몰 형성되는, 이차 전지용 전지 케이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 라인 포밍부는,
    V자 형상으로 함몰 형성되는, 이차 전지용 전지 케이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 라인 포밍부는,
    U자 형상으로 함몰 형성되는, 이차 전지용 전지 케이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수납부, 상기 경사부 및 상기 라인 포밍부는,
    한 번의 드로잉 공정으로 함께 포밍되는, 이차 전지용 전지 케이스.
  13. 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 형성되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고,
    상기 전지 케이스는,
    파우치 필름에 각각 함몰 형성되는 제1 컵부 및 제2 컵부;
    상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부의 사이에, 상기 제1 컵부 및 상기 제2 컵부가 서로 마주보는 모서리의 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극 조립체의 일측이 수납되는 수납부;
    상기 수납부의 양 단으로부터 연장되며, 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 경사부; 및
    상기 경사부의 외측단으로부터 직선 형상으로 연장되며, 상기 수납부의 길이 방향과 동일한 방향으로 상기 파우치 필름에 함몰 형성되는 라인 포밍부를 포함하는 파우치 형 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.25보다 큰, 파우치 형 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 수납부의 일단 모서리와 공유하는 모서리의 길이 대비 상기 외측단까지의 높이의 비율이 0.6보다 작은, 파우치 형 이차 전지.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022212067A1 (de) 2022-11-14 2024-05-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Fertigung einer Batteriepouchzelle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070102768A (ko) * 2006-04-17 2007-10-22 주식회사 엘지화학 파우치형 전지
US20130101894A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Sony Electronics (Wuxi) Co., Ltd. Battery, method of forming a battery cell container, and electronic device
KR20170052061A (ko) * 2015-11-03 2017-05-12 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 외장재
KR20180029856A (ko) * 2016-09-12 2018-03-21 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
KR20190010434A (ko) 2017-07-20 2019-01-30 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013546136A (ja) * 2011-06-22 2013-12-26 エルジー・ケム・リミテッド パウチおよびパウチ型二次電池
WO2018117654A1 (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법
WO2019017637A1 (ko) * 2017-07-20 2019-01-24 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
KR102503738B1 (ko) * 2019-03-04 2023-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 케이스 및 이차전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070102768A (ko) * 2006-04-17 2007-10-22 주식회사 엘지화학 파우치형 전지
US20130101894A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Sony Electronics (Wuxi) Co., Ltd. Battery, method of forming a battery cell container, and electronic device
KR20170052061A (ko) * 2015-11-03 2017-05-12 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 외장재
KR20180029856A (ko) * 2016-09-12 2018-03-21 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
KR20190010434A (ko) 2017-07-20 2019-01-30 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법

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