KR20210002995A - 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 - Google Patents

이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 Download PDF

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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 이차 전지용 전지 케이스에 있어서, 하부에 위치하는 하부 케이스; 상부에 위치하여 상기 하부 케이스를 상방에서 커버하는 상부 케이스; 상기 전극 조립체를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 중 적어도 하나에 형성되는 컵부; 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부; 및 상기 폴딩부가 상단에 형성된 상기 컵부의 일면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 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 제2019-0024755호
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 이차 전지용 전지 케이스에 있어서, 하부에 위치하는 하부 케이스; 상부에 위치하여 상기 하부 케이스를 상방에서 커버하는 상부 케이스; 상기 전극 조립체를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 중 적어도 하나에 형성되는 컵부; 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부; 및 상기 폴딩부가 상단에 형성된 상기 컵부의 일면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 포함한다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 컵부의 상기 일면 상에서 이웃하는 제1 내면 부분 및 제2 내면 부분이, 서로 마주보며 접착되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 폴딩부와 평행하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 컵부의 상기 일면의 일측으로부터 타측까지 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 컵부의 상기 일면은, 상기 컵부의 바닥면으로부터 경사를 가지며 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 일면으로부터 수직으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 컵부는, 복수로 형성되며, 상기 하부 케이스에 형성되는 제1 컵부; 및 상기 상부 케이스에 형성되는 제2 컵부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 제1 컵부의 일면으로부터, 외측으로 돌출되는 제1 돌출부; 및 상기 제2 컵부의 일면으로부터, 외측으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함할 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, 하부에 위치하는 하부 케이스; 상부에 위치하여 상기 하부 케이스를 상방에서 커버하는 상부 케이스; 상기 전극 조립체를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 중 적어도 하나에 형성되는 컵부; 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부; 및 상기 폴딩부가 상단에 형성된 상기 컵부의 일면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 포함한다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 컵부의 상기 일면 상에서 이웃하는 제1 내면 부분 및 제2 내면 부분이, 서로 마주보며 접착되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 상기 폴딩부와 평행하게 형성될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
박쥐 귀의 형성을 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.
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 종래의 파우치 형 전지 케이스에서 폴딩부를 확대하여 도시한 단면 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스를 도 3의 A-A'로 절단한 단면도다.
도 6은 도 5에서 폴딩부를 확대하여 도시한 단면 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스에서 폴딩부를 확대하여 도시한 단면 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 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)가 열 융착되는 실링부(135)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, 하부에 위치하는 하부 케이스(132) 및 상부에 위치하여 하부 케이스(132)를 상방에서 커버하는 상부 케이스(131)를 포함한다. 하부 케이스(132)에는 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 수용 공간(134)이 마련된 컵부(133)가 형성된다. 그리고, 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록, 하부 케이스(132)와 일체로 연결된 상부 케이스(131)가, 상기 전극 조립체(10)가 수용된 컵부(133)를 상부에서 커버한다. 다만 이에 제한되지 않고, 컵부(133)는 상부 케이스(131)에 형성될 수도 있다.
만약 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)가 별도로 제조된다면, 상부 케이스(131)가 하부 케이스(132)의 컵부(133)를 커버한 후, 4 면을 모두 실링하여야 한다. 그러면, 실링부(135)가 전지 케이스(13)의 4 면에 모두 형성되므로, 실링부(135)를 실링하는 공정 및 실링된 실링부(135)를 절곡하는 공정 등의 공정 수 및 시간이 모두 증가한다. 그리고, 실링부(135)가 일정 부피를 차지하므로, 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 효율이 감소하는 문제도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)는 상부 케이스(131) 및 하부 케이스(132)와 일체로 형성되어, 폴딩부(136)를 통해 서로가 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)는 일측이 서로 연결되어 일체로 형성되고, 서로를 연결하는 영역이 폴딩됨으로써 상부 케이스(131)가 하부 케이스(132)를 커버할 수 있다.
폴딩부(136)는 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)가 연결되는 영역이 폴딩되어 형성된다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컵부(133)의 여러 면들 중에서 상기 폴딩부(136)가 상단에 형성된 일면(S)(1330)으로부터, 돌출부(137)가 외측으로 돌출 형성된다. 그럼으로써, 폴딩부(136)의 돌출을 감소시키고, 폴딩부(136)의 돌출이 감소된 만큼 박쥐 귀(2)의 돌출도 감소시킬 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)에서 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 폴딩부(136)의 일부에 장력이 작용함으로써, 박쥐 귀(2)의 형성 자체를 방해할 수 있다. 돌출부(137)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 하부 케이스(132)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(134)에 전극 조립체(10)가 수용되고, 상부 케이스(131)가 상기 공간을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)의 테두리에 형성된 실링부(135)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 종래의 파우치 형 전지 케이스(33)에서 폴딩부(336)를 확대하여 도시한 단면 확대도이다.
종래에는 도 4에 도시된 바와 같이, 폴딩부(336)가 외측으로 크게 돌출되어 형성되었다. 이는, 상부 케이스(331)와 하부 케이스(332)를 서로 연결하는 영역이 폴딩될 때, 어느 정도 여유 공간을 마련하여 용이하게 폴딩되기 위함이다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 폴딩부(336)가 외측으로 크게 돌출됨으로써, 폴딩부(336) 자체가 부피를 차지하여, 이차 전지(3)의 부피 대비 에너지 효율이 감소하는 문제가 있었다. 또한, 폴딩부(336)의 일부가 박쥐 귀(2)를 형성할 때, 폴딩부(336)가 외측으로 크게 돌출됨으로써, 박쥐 귀(2)도 외측으로 더욱 크게 돌출 형성되는 문제도 있었다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스(13)를 도 3의 A-A'로 절단한 단면도이고, 도 6은 도 5에서 폴딩부(136)를 확대하여 도시한 단면 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴딩부(136)의 돌출을 감소시키고, 폴딩부(136)의 돌출이 감소된 만큼 박쥐 귀(2)의 돌출도 감소시킬 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)에서 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 폴딩부(136)의 일부에 장력이 작용함으로써, 박쥐 귀(2)의 형성 자체를 방해할 수 있다. 그럼으로써, 이차 전지(1)의 설계된 사이즈에서 발생하는 오차를 감소시킬 수 있고, 이차 전지(1)들을 전지 모듈 등으로 용이하게 조립할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)는, 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 이차 전지(1)용 전지 케이스(13)에 있어서, 하부에 위치하는 하부 케이스(132); 상부에 위치하여 상기 하부 케이스(132)를 상방에서 커버하는 상부 케이스(131); 상기 전극 조립체(10)를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스(132) 및 상기 상부 케이스(131) 중 적어도 하나에 형성되는 컵부(133); 상기 상부 케이스(131) 및 상기 하부 케이스(132)와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부(136); 및 상기 폴딩부(136)가 상단에 형성된 상기 컵부(133)의 일면(S)으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부(137)를 포함한다. 그리고 돌출부(137)는 컵부(133)의 일면(S) 상에서 이웃하는 제1 내면 부분(I1) 및 제2 내면 부분(I2)이, 서로 마주보며 접착되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는, 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 형성되는 전극 조립체(10); 상기 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 전지 케이스(13)를 포함하고, 상기 전지 케이스(13)는, 하부에 위치하는 하부 케이스(132); 상부에 위치하여 상기 하부 케이스(132)를 상방에서 커버하는 상부 케이스(131); 상기 전극 조립체(10)를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스(132) 및 상기 상부 케이스(131) 중 적어도 하나에 형성되는 컵부(133); 상기 상부 케이스(131) 및 상기 하부 케이스(132)와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부(136); 및 상기 폴딩부(136)가 상단에 형성된 상기 컵부(133)의 일면(S)으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부(137)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)용 전지 케이스(13)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 폴딩부(136)가 상단에 형성된 컵부(133)의 일면(S)으로부터, 외측으로 돌출되는 돌출부(137)를 포함한다. 여기서 컵부(133)의 일면(S)은, 컵부(133)의 여러 면들 중에서 폴딩부(136)가 상단에 형성된 면을 지칭한다.
돌출부(137)는 도 6에 도시된 바와 같이, 컵부(133)의 일면(S) 상에서 이웃하는 제1 내면 부분(I1) 및 제2 내면 부분(I2)이, 서로 마주보며 접착되어 형성된다. 구체적으로, 파우치 필름에서 컵부(133)를 성형한 후에, 폴딩부(136)가 상단에 형성된 컵부(133)의 일면(S)에서 일부분을 외측으로 돌출시킨다. 일부분을 외측으로 점점 깊이 돌출시킬수록, 컵부(133)의 일면(S) 상에서 내면의 이웃하는 두 부분(I1, I2)이 서로 마주보게 된다. 그리고, 제1 내면 부분(I1)과 제2 내면 부분(I2)이 서로 접착함으로써, 돌출부(137)가 형성된다. 제1 내면 부분(I1)과 제2 내면 부분(I2)은 실링부(135)를 실링하는 것과 동일하게, 열 및 압력을 인가하여 접착시키는 것이 바람직하다.
돌출부(137)를 형성한 후에, 컵부(133)의 바닥면(F)은 실링부(135)와 대략 평행한 것이 바람직하다. 그러나, 컵부(133)의 일면(S)에 돌출부(137)를 형성하면, 컵부(133)의 일면(S)의 높이가 감소한다. 따라서, 파우치 필름에 컵부(133)를 드로잉 성형할 때, 컵부(133)의 일면(S)의 높이를, 반대측의 타면(C)의 높이보다 높게 성형하는 것이 바람직하다. 그러면, 컵부(133)의 바닥면(F)이 경사를 가지며 형성된다. 그러나, 컵부(133)의 일면(S)에 돌출부(137)를 형성하면 상기 바닥면(F)의 경사가 제거될 수 있다.
돌출부(137)는 컵부(133)의 상기 일면(S)의 일측으로부터 타측까지, 컵부(133)의 길이 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다. 그러면, 컵부(133)의 일측과 타측에 형성된 돌출부(137)가, 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 폴딩부(136)의 일부에 장력이 인가한다. 이러한 장력이 박쥐 귀(2)의 형성 자체를 방해할 수 있다. 돌출부(137)가 컵부(133)의 일면(S)에서 길이가 길수록, 그리고 돌출된 깊이가 깊을수록 박쥐 귀(2)의 형성을 더욱 방해할 수 있다.
돌출부(137)는 폴딩부(136)와 평행하게 형성될 수 있다. 그러면, 돌출부(137)가 양 측의 박쥐 귀(2)에 작용하는 장력의 크기가 동일하므로, 박쥐 귀(2)의 형성을 방해하는 정도가 동일할 수 있다. 즉, 완성된 이차 전지(1)의 양 측이 서로 대칭으로 안정적인 형상을 가질 수 있다.
돌출부(137)가 외측으로 돌출되면, 박쥐 귀(2)의 돌출 형성을 방해할 수 있으나, 돌출부(137)가 오히려 이차 전지(1)들을 전지 모듈 등으로 조립할 때 조립이 용이하지 않고, 이차 전지(1)의 불필요한 부피를 증가시키므로, 부피 대비 에너지 밀도가 증가할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 돌출부(137)가 형성되는 컵부(133)의 일면(S)은, 컵부(133)의 바닥면(F)으로부터 경사를 가지며 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 돌출부(137)는 일면(S)으로부터 대략 수직으로 돌출되는 것이 바람직하다. 그러면, 돌출부(137)는 컵부(133)의 바닥면(F)으로부터 수직이 아닌, 일정 각도를 가지며 돌출되므로, 이차 전지(1)의 불필요한 부피를 다시 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스(13a)에서 폴딩부(136a)를 확대하여 도시한 단면 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 컵부(133)는, 하부 케이스(132) 및 상부 케이스(131) 중 하나에만 형성된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 케이스(13a)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 컵부(133a)가 복수로 형성되며, 하부 케이스(132)에 형성되는 제1 컵부(1331) 및 상부 케이스(131)에 형성되는 제2 컵부(1332)를 포함할 수 있다.
컵부(133a)가 복수로 형성되므로, 각각의 컵부(1331, 1332)의 일면(S)으로부터 외측으로 돌출 형성되는 돌출부(137a)도 복수로 형성된다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 컵부(1331)의 일면(S1)으로부터, 외측으로 돌출되는 제1 돌출부(1371) 및 제2 컵부(1332)의 일면(S2)으로부터, 외측으로 돌출되는 제2 돌출부(1372)를 포함할 수 있다. 그럼으로써, 폴딩부(136a)의 돌출을 더욱 감소시키고, 폴딩부(136a)의 돌출이 감소된 만큼 박쥐 귀(2)의 돌출도 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 돌출부(137a)가 상부 및 하부에서 각각 박쥐 귀(2)를 형성할 수 있는 폴딩부(136a)의 일부에 장력을 인가한다. 그러면, 장력의 크기가 더욱 증가하여, 박쥐 귀(2)의 형성을 더욱 방해할 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: 상부 케이스
132: 하부 케이스 133: 컵부
134: 수용 공간 135: 실링부
136: 폴딩부 137: 돌출부
1331: 제1 컵부 1332: 제2 컵부
1371: 제1 돌출부 1372: 제2 돌출부

Claims (11)

  1. 전극 및 분리막이 적층된 전극 조립체를 내부에 수용하는 이차 전지용 전지 케이스에 있어서,
    하부에 위치하는 하부 케이스;
    상부에 위치하여 상기 하부 케이스를 상방에서 커버하는 상부 케이스;
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 중 적어도 하나에 형성되는 컵부;
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부; 및
    상기 폴딩부가 상단에 형성된 상기 컵부의 일면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 이차 전지용 전지 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 컵부의 상기 일면 상에서 이웃하는 제1 내면 부분 및 제2 내면 부분이, 서로 마주보며 접착되어 형성되는 이차 전지용 전지 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 폴딩부와 평행하게 형성되는 이차 전지용 전지 케이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 컵부의 상기 일면의 일측으로부터 타측까지 연장 형성되는 이차 전지용 전지 케이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컵부의 상기 일면은,
    상기 컵부의 바닥면으로부터 경사를 가지며 형성되는 이차 전지용 전지 케이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 일면으로부터 수직으로 돌출되는 이차 전지용 전지 케이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컵부는,
    복수로 형성되며,
    상기 하부 케이스에 형성되는 제1 컵부; 및
    상기 상부 케이스에 형성되는 제2 컵부를 포함하는 이차 전지용 전지 케이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 제1 컵부의 일면으로부터, 외측으로 돌출되는 제1 돌출부; 및
    상기 제2 컵부의 일면으로부터, 외측으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함하는 이차 전지용 전지 케이스.
  9. 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 형성되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고,
    상기 전지 케이스는,
    하부에 위치하는 하부 케이스;
    상부에 위치하여 상기 하부 케이스를 상방에서 커버하는 상부 케이스;
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하고, 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 중 적어도 하나에 형성되는 컵부;
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스와 일체로 형성되어, 서로를 연결하며 폴딩되는 폴딩부; 및
    상기 폴딩부가 상단에 형성된 상기 컵부의 일면으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 파우치 형 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 컵부의 상기 일면 상에서 이웃하는 제1 내면 부분 및 제2 내면 부분이, 서로 마주보며 접착되어 형성되는 파우치 형 이차 전지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 폴딩부와 평행하게 형성되는 파우치 형 이차 전지.
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