KR20210024844A - 고정부재를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 파우치형 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 적층되어 있고, 상기 양극은 양극 본체와 상기 양극 본체에 형성된 2개의 양극 탭을 포함하고, 상기 음극은 음극 본체와 상기 음극 본체에 형성된 2개의 음극 탭을 포함하며, 상기 2개의 양극 탭은 상기 양극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되고, 상기 2개의 음극 탭은 상기 음극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되며, 상기 양극 및 음극은 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되는 양극 본체 및 음극 본체의 전장방향 길이가, 상기 전장방향과 직교하는 전폭방향 길이 보다 상대적으로 긴 형태로 이루어지며, 상기 스택형 전극조립체의 변형을 방지하기 위한 복수의 고정부재가 상기 스택형 전극조립체의 외면에 위치하는 구조로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하는 파우치형 전지셀에 대한 것이다.

Description

고정부재를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 파우치형 전지셀 {Electrode Assembly and Pouch-type Battery Cell Comprising the Same}
본원 발명은 고정부재를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀에 대한 것으로서, 구체적으로, 복수의 전극탭이 형성된 전극들을 포함하고 전폭 길이 대비 전장 길이가 3배 이상 긴 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀에서, 상기 전극조립체의 구부러짐 및 분리막 접힙을 방지하기 위하여 전극조립체의 외면 및 전지케이스의 외주변에 고정부재를 부가한 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀에 대한 것이다.
재사용이 가능하며 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 발생하지 않기 때문에 친환경 특성을 갖는 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
상기 리튬 이차전지는 외장재의 종류 및 형태에 따라 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형, 금속 캔으로 이루어진 원통형 또는 각형으로 분류될 수 있으며, 전극조립체의 형태에 따라 젤리-롤형, 스택형, 스택/폴딩형 및 라미네이션/스택형으로 구분된다.
상기 파우치형 리튬 이차전지는 다양한 크기로 제작이 용이하고 가벼우며 에너지 밀도가 높은 특성이 있기 때문에 고출력 및 고용량의 에너지원이 필요한 전기자동차 또는 하이브리드 자동차 등의 동력으로 사용되고 있다.
상기 전기자동차 또는 하이브리드 자동차 등에서 리튬 이차전지를 수용할 수 있는 위치 및 공간을 고려할 때 상기 리튬 이차전지는 전폭 길이 대비 전장 길이가 상대적으로 긴 형태로 이루어질 수 있는데, 이와 같은 구조의 리튬 이차전지는 전극 탭 부분의 발열이 심하게 발생하여, 리튬 이차전지의 퇴화가 가속되고 전지의 성능이 급격히 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 전극조립체의 길이가 길어짐에 따라 전극조립체가 처지거나 구부러지기 쉽고, 이와 같은 전극조립체의 변형에 의해 분리막이 접혀서 단락이 일어나기 쉬운 문제가 있다.
이와 관련하여 특허문헌 1인 한국 공개특허공보 제2012-0016905호는 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭은 양극리드 또는 음극리드와 복수 개의 연결부위를 가지면서 전기적으로 연결되는 구조의 이차전지를 개시하고, 개별 양극 및 음극은 복수의 양극탭 및 복수의 음극탭이 형성되는 바, 발열 및 이에 따른 전지의 성능 저하를 방지하고 있다.
특허문헌 2인 한국 공개특허공보 제2017-0104826호는 전극판들로부터 연장되어 적층체를 형성하는 다수의 제1전극 탭들, 상기 제1전극 탭들과 동일한 방향으로 연장되어 적층체를 형성하는 다수의 제2전극 탭들 및 상기 제1전극 탭들 및 제2전극 탭들과 전기적으로 연결되는 전극 리드를 구비하고, 상기 전극 리드는 상기 제1전극 탭들과 제2전극 탭들을 전기적으로 연결하는 브릿지를 통해 상기 제1전극 탭들 및 제2전극 탭들과 전기적으로 연결되는 구조의 전극조립체에 대한 것으로서, 전극 탭들과 전극 리드의 전기적 저항을 감소시킴으로써 발열현상을 저감하고 이차전지의 안전성을 개선시키고 있다.
그러나, 전폭 길이 대비 전장 길이가 3배 이상 긴 형태의 스택형 전극조립체에서, 전극조립체가 구부러지거나 처지는 것을 최소화하여 분리막이 접히는 것을 방지할 수 있는 해결책을 제시하지 못하고 있다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제2012-0016905호 한국 공개특허공보 제2017-0104826호
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 2개의 전극탭을 형성하여 전극조립체의 발열을 낮추고, 스택형 전극조립체가 처지거나 구부러지는 것을 방지하기 위하여 스택형 전극조립체의 외면에 고정부재를 부가하여 전극조립체가 변형되는 것을 억제하고, 상기 전극조립체를 수납하는 전지케이스가 변형되는 것을 방지하기 위하여 전지케이스의 외주변에 고정부재를 구비한 파우치형 전지셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 스택형 전극조립체는 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 적층되어 있고, 상기 양극은 양극 본체와 상기 양극 본체에 형성된 2개의 양극 탭을 포함하고, 상기 음극은 음극 본체와 상기 음극 본체에 형성된 2개의 음극 탭을 포함하며, 상기 2개의 양극 탭은 상기 양극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되고, 상기 2개의 음극 탭은 상기 음극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되며, 상기 양극 및 음극은 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되는 양극 본체 및 음극 본체의 전장방향 길이가, 상기 전장방향과 직교하는 전폭방향 길이 보다 상대적으로 긴 형태로 이루어지며, 상기 스택형 전극조립체의 변형을 방지하기 위한 복수의 고정부재가 상기 스택형 전극조립체의 외면에 위치하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 양극 및 음극은 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되는 양극 본체 및 음극 본체의 전장방향 길이가, 상기 전장방향과 직교하는 전폭방향 길이의 3배 내지 10배의 크기로 이루어질 수 있다.
상기 고정부재는 전폭방향으로 상기 스택형 전극조립체의 외면을 1회전 이상 감싸며 위치할 수 있다.
상기 고정부재는 전해액이 통과할 수 있는 다공성 구조로 이루어질 수 있다.
상기 고정부재는 접착층을 포함하는 테이프 형태일 수 있다.
또는, 상기 고정부재는 탄성 소재로 이루어진 링 형태일 수 있다.
상기 고정부재의 개수는 3개 내지 5개이며, 전장방향을 따라 좌우 대칭인 위치에 배치될 수 있다.
상기 고정부재가 제1고정부재, 제2고정부재, 제3고정부재 및 제4고정부재로 구성될 때, 상기 전폭방향 외주변 중 제1측 외주변에서 제1고정부재까지의 거리인 제1간격, 제1고정부재에서 제2고정부재까지의 거리인 제2간격, 제2고정부재에서 제3고정부재까지의 거리인 제3간격, 제3고정부재에서 제4고정부재까지의 거리인 제4간격, 및 제4고정부재에서 전폭방향 외주변 중 제2측 외주변까지의 거리인 제5간격이 형성되고, 상기 제1간격과 제5간격은 동일한 크기이고, 상기 제2간격과 상기 제4간격은 동일한 크기이며, 상기 제2간격과 제4간격은 상기 제1간격과 제5간격보다 크고, 상기 제3간격보다 작을 수 있다.
또는, 상기 고정부재가 제1고정부재, 제2고정부재, 제3고정부재, 제4고정부재 및 제5고정부재로 구성될 때, 상기 전폭방향 외주변 중 제1측 외주변에서 제1고정부재까지의 거리인 제1간격, 제1고정부재에서 제2고정부재까지의 거리인 제2간격, 제2고정부재에서 제3고정부재까지의 거리인 제3간격, 제3고정부재에서 제4고정부재까지의 거리인 제4간격, 제4고정부재에서 제5고정부재까지의 거리인 제5간격, 및 제5고정부재에서 전폭방향 외주변 중 제2측 외주변까지의 거리인 제6간격이 형성되고, 상기 제1간격과 제6간격은 동일한 크기이고, 상기 제2간격과 상기 제5간격은 동일한 크기이며, 상기 제3간격과 제4간격은 상기 제1간격과 제6간격보다 크고, 상기 제2간격과 제5간격보다 작을 수 있다.
상기 제1간격과 제6간격은 20 ㎜ 또는 30 ㎜이고, 상기 제2간격과 제5간격은 최대값이 100 ㎜이며, 상기 제3간격과 제4간격의 최대값은 130 mm일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 스택형 전극조립체를 포함하는 전지셀로서, 상기 전지셀은 전지케이스의 외주변을 열융착 밀봉하는 파우치형 전지셀이고, 상기 전지케이스의 전장방향 외주변에 고정부재가 부가되는 파우치형 전지셀을 제공한다.
상기 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 고정부재는 상기 전지케이스의 전장길이로 부가될 수 있다.
상기 고정부재는 접착층을 포함하는 테이프 형태일 수 있다.
상기 고정부재는 상기 전지케이스의 외주변 끝단을 감싸는 형태로 부가될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩을 에너지원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 개별 전극에 2개의 전극탭이 형성된 구조를 사용함으로써 낮은 저항 및 저발열 특성을 갖는 전극조립체를 제조하여 전지셀의 수명특성이 향상될 수 있다.
또한, 스택형 전극조립체의 외면에 복수의 고정부재가 위치하기 때문에 전극 본체의 전폭방향 길이보다 전극 본체의 전장방향 길이가 3배 내지 10배의 크기로 이루어지더라도 전극조립체가 구부러지는 것을 방지하여 형태 유지를 용이하게 할 수 있다.
따라서, 전극조립체의 변형에 의해 분리막이 접히는 것을 방지할 수 있는 바, 분리막 접힘에 따라 양극과 음극이 접촉하여 단락이 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기의 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지셀에서 외주변 가운데 상기 전장방향과 평행한 전지케이스의 외주변에 고정부재가 부가되기 때문에 고정부재가 부가된 부분과 부가되지 않은 부분 간의 전폭 길이가 달라지는 것을 방지하여 전폭 길이를 균일하게 관리할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 2는 제2실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 3은 제3실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 4는 전극조립체에 적용된 고정부재의 정면도이다.
도 5는 고정부재가 부가된 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 6은 도 5의 측면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(100)는 양극(111), 음극(112) 및 양극(111)이 순차로 적층되고 양극과 음극 사이에 분리막(미도시)이 개재되어 있는 구조의 스택형 전극조립체이다. 도 1에 도시된 전극조립체와 달리, 본 발명에 따른 전극조립체는 음극/분리막/양극/분리막/음극이 적층된 구조일 수 있으며, 이 외에도 전극조립체를 구성하는 양극 및 음극의 개수를 자유롭게 설정하여 사용할 수 있음은 물론이다. 또한, 복수의 단위셀들을 라미네이션하는 라미네이션/스택형 전극조립체를 사용할 수도 있다. 상기 전극조립체의 구조는 본 명세서에 기재된 전극조립체 모두에 적용될 수 있다.
양극(111)은 양극 본체(111a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 양극 탭(111b)을 포함하고, 양극 본체(111a)는 양극 탭(111b)이 돌출되는 양극 본체(111a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 길이가 3배 더 긴 형태이다.
음극(112)은 음극 본체(112a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 음극 탭(112b)을 포함하고, 음극 본체(112a)는 음극 탭(112b)이 돌출되는 음극 본체(112a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 길이가 3배 더 긴 형태이다.
일반적으로 전장방향 길이가 긴 형태의 전극은 전류 밀도가 높고 전극 탭 부분의 발열이 높으며, 개별 전극 내에서 발열량 차이가 발생하기 때문에 불균일 퇴화가 가속될 수 있다.
이에, 본 발명은 양극(111) 및 음극(112)과 같이 2개의 양극 탭 및 음극 탭을 형성함으로 써 전류 밀도를 감소시키고 발열을 줄일 수 있다.
따라서, 전지셀의 수명 특성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
상기에서 설명한 2개의 양극 탭 및 음극 탭이 형성된 전극을 포함하는 전극조립체의 효과는 본 명세서에 기재된 모든 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
전극조립체의 외면에는 3개의 고정부재(120)로서 제1고정부재(121), 제2고정부재(122) 및 제3고정부재(123)가 위치하고 있으며, 제2고정부재(122)는 전극조립체의 전장방향(y) 중심에 위치하고, 제1고정부재(121)와 제3고정부재(123)는 제2고정부재(122)를 중심으로 동일한 간격(a2)으로 이격되어 위치한다.
따라서 고정부재들 간의 간격은 동일하게 이루어진다.
전극조립체의 전폭방향(x) 제1측 외주변에서 제1고정부재(121)까지의 간격(a1)과 전극조립체의 전폭방향(x) 제2측 외주변에서 제3고정부재(123)까지의 간격(a1)은 동일하고, 고정부재들 간의 간격(a2)은 전극조립체의 전폭방향(x) 외주변에서 고정부재까지의 간격(a1) 보다 크다.
본 발명은, 전장방향 길이가 전폭방향 길이보다 3배 이상 긴 형태의 양극 및 음극을 포함하는 전극조립체에서 전극조립체가 휘어지는 것을 방지하기 위해 복수의 고정부재를 전극조립체의 외면에 부가하고, 상기 고정부재들 간의 간격을 다르게 적용함으로써 전극조립체가 휘어지는 것을 방지하기 위한 효과를 높이고 있다.
또한, 고정부재 없이 전해액을 주액하면 전해액 주액 노즐의 위치 및 주액 세기에 따라 분리막 접힙 등과 같은 문제가 발생할 수 있으나, 고정부재가 있으면 이와 같은 불량을 예방할 수 있다.
다만, 고정부재를 추가함에 따른 비용 발생 및 젖음성(wetting) 저하의 문제를 고려하여 적절한 개수로 사용할 필요가 있는 바, 본 발명은 고정부재들의 간격을 일정한 범위로 한정하여 설정하고 있다.
도 2는 제2실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 전극조립체(200)는 도 1의 전극조립체와 같이 양극(211), 음극(212) 및 양극(211)이 순차적으로 적층된 구조로서, 양극(211)은 양극 본체(211a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 양극 탭(211b)을 포함하고, 양극 본체(211a)는 양극 탭(211b)이 돌출되는 양극 본체(211a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 길이가 4배 더 긴 형태이다.
음극(212)은 음극 본체(212a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 음극 탭(212b)을 포함하고, 음극 본체(211a)는 음극 탭(211b)이 돌출되는 음극 본체(211a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 길이가 4배 더 긴 형태이다.
전극조립체의 외면에는 4개의 고정부재(220)로서 제1고정부재(221), 제2고정부재(222), 제3고정부재(223), 제4고정부재(224)가 위치하고 있으며, 고정부재들(221, 222, 223, 224)은 전극조립체(200)의 전장방향을 따라 좌우 대칭인 위치에 배치된다.
전극조립체의 전폭방향(x) 제1측 외주변에서 제1고정부재(221)까지의 간격(b1)과 제4고정부재(224)에서 전극조립체의 전폭방향(x) 제2측 외주변까지의 간격(b1)은 동일하고, 제1고정부재(221)와 제2고정부재(222)의 간격(b2)과 제3고정부재(223)와 제4고정부재(222)의 간격(b2)은 동일하다.
제2고정부재(222)와 제3고정부재(223)의 간격(b3)은 제1고정부재(221)와 제2고정부재(222)의 간격(b2) 보다 크고, 제1고정부재(221)와 제2고정부재(222)의 간격(b2)은 전폭방향 외주변에서 최외측에 위치하는 제1고정부재(221)까지의 간격(b1) 보다 크다.
도 3은 제3실시예에 따른 전극조립체의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)는 도 1 및 도 2의 전극조립체와 같이 양극(311), 음극(312) 및 양극(311)이 순차적으로 적층된 구조로서, 양극(311)은 양극 본체(311a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 양극 탭(311b)을 포함하고, 양극 본체(311a)는 양극 탭(311b)이 돌출되는 양극 본체(311a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 길이가 5배 더 긴 형태이다.
음극(312)은 음극 본체(312a)와 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 음극 탭(312b)을 포함하고, 음극 본체(311a)는 음극 탭(311b)이 돌출되는 음극 본체(311a)의 전폭방향(x) 길이를 기준으로 전장방향(y) 외주변 길이가 5배 더 긴 형태이다.
전극조립체의 외면에는 제1고정부재(321), 제2고정부재(322), 제3고정부재(323), 제4고정부재(324) 및 제5고정부재(325)가 위치하고 있으며, 제2고정부재(322)와 제3고정부재(323)의 간격(c3)은 제3고정부재(323)와 제4고정부재(324)의 간격(c3)과 동일하고, 제1고정부재(321)와 제2고정부재(322)의 간격(c2)은 제4고정부재(324)와 제5고정부재(325)의 간격(c2)과 동일하며, 전폭방향(x) 제1측 외주변에서 제1고정부재(321)까지의 간격(c1)은 전폭방향(x) 제2측 외주변에서 제5고정부재(325)까지의 간격(c1)과 동일하다.
간격(c2)은 간격(c3)보다 크고, 간격(c3)은 간격(c1) 보다 크다.
예를 들어, 전극의 전폭방향 외주변 길이가 100 ㎜이고 전장방향 외주변 길이가 270 ㎜ 내지 300 ㎜일 때, 3개의 고정부재가 사용될 수 있고, 전극 중심부에서 고정부재들 간의 간격은 최대 100 ㎜이고, 전극 외측에서 고정부재들 간의 간격은 최대 130 ㎜일 수 있다.
또는, 전극의 전폭방향 외주변 길이가 100 ㎜이고 전장방향 외주변 길이가 300 ㎜ 내지 480 ㎜일 때, 4개의 고정부재가 사용될 수 있고, 전극의 전폭방향 외주변 길이가 100 ㎜이고 전장방향 외주변 길이가 480 ㎜ 내 590 ㎜일 때, 5개의 고정부재가 사용될 수 있으며, 전극 중심부에서 고정부재들 간의 간격은 최대 100 ㎜이고 전극 외측에서 고정부재들 간의 간격은 최대 130 ㎜일 수 있다.
상기와 같은 고정부재의 간격은, 전장 길이가 길어짐에 따른 전극 휘어짐 방지와 분리막 접힘 방지를 고려하고, 전해액 주액시의 노즐 위치를 반영하여 고정부재 주변으로 전해액이 주액되도록 설계하여 확보한 값이다.
즉, 고정부재들(221, 222, 223, 224)은 전극조립체(200)의 전장방향을 따라 좌우 대칭인 위치에 배치된다.
도 4는 전극조립체에 적용된 고정부재의 정면도이다.
도 4를 참조하면 고정부재(130)는 도 1의 전극조립체(100)의 전폭방향(x)으로 전극조립체의 외면을 1회전 이상 감싸며 위치할 수 있으며, 전극조립체와 접촉하는 면에는 접착층(131)이 있는 테이프 형태일 수 있다.
고정부재(140)는 탄성 소재로 이루어진 링 형태인 바, 전극조립체(100)의 충방전에 따른 팽창 및 수축에도 전극조립체 외면에 부착된 상태를 유지할 수 있다.
고정부재(130)와 고정부재(140)는 전극조립체의 외면에 부가되는 구조인 바, 전극조립체의 전해액에 대한 함침성이 문제되지 않도록, 고정부재(130)와 고정부재(140)는 전해액이 통과할 수 있는 다공성 구조로 이루어질 수 있다.
도 5는 고정부재가 부가된 파우치형 전지셀의 평면도이고, 도 6은 도 5의 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전지케이스(401)에 형성된 전극조립체 수납부(410)에 전극조립체가 수용되고 서로 반대 방향으로 돌출된 2개의 양극 탭 각각에 연결된 2개의 양극 리드(413) 및 2개의 음극 탭 각각에 연결된 2개의 및 음극 리드(414)가 전지케이스 외부로 연장되어 있다. 상기 전극조립체는 도 3에 도시된 전극조립체와 같이 전극의 전폭방향 길이보다 전장방향 외주변 길이가 5배 이상 더 큰 형태일 수 있다.
일반적으로, 전지모듈 조립시 전지셀 카트리지와 파우치형 전지케이스의 금속층 단면이 접촉하는 것을 방지하기 위하여 전지케이스 외주변 실링부를 전극조립체 수납부 방향으로 접은 상태에서 고정부재를 접힌 부분 상에 부착할 수 있다.
그러나, 전장 방향 길이가 긴 전지셀의 경우에는, 고정부재를 외주변 실링부의 일부에만 부분적으로 붙이면 접힌 부분의 고정이 어렵거나, 고정부재의 접착력 저하로 인해 전지케이스의 금속층이 노출될 위험이 증가한다. 따라서, 고정부재를 전지케이스의 전장 길이 전체에 부착함으로써 전지케이스의 실링부 단면이 전지셀 카트리지와 접촉하는 것을 사전에 예방하고 전지셀의 절연 성능을 확보할 수 있다.
전지셀은 전지케이스 외주변(411)을 열융착 밀봉하는 파우치형 전지셀이고 우측 외주변에는 전장길이의 고정부재(420)가 부착되어 있는 바, 전지셀의 전폭 길이를 일정하게 유지될 수 있다.
따라서, 종래에 전장방향 외주변에 부분적으로 고정부재가 부착되는 경우, 고정부재가 부착된 부분과 부착되지 않은 부분 간에 전폭 차이가 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
고정부재(420)는 도 4의 고정부재(130)와 같이 접착층을 포함하는 테이프 형태일 수 있으며, 구체적으로, 전지케이스의 우측 외주변 끝단을 감싸는 형태로 부가될 수 있는 바, 전지케이스 우측 외주변 끝단의 상면 및 하면을 모두 감싸는 형태로 부가될 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200, 300, 401: 전극조립체
111, 211, 311: 양극
111a, 211a, 311a: 양극 본체
111b, 211, 311: 양극 탭
112, 212, 312: 음극
112a, 212a, 312a: 음극 본체
112b, 212b, 312b: 음극 탭
120, 130, 140, 220, 230, 420: 고정부재
121, 221, 331: 제1고정부재
122, 222, 322: 제2고정부재
123, 223, 323: 제3고정부재
131: 접착층
224, 324: 제4고정부재
325: 제5고정부재
401: 전지케이스
410: 전극조립체 수납부
411: 전지케이스 외주변
413: 양극 리드
414: 음극 리드
a1, b1, c1: 전폭방향 외주변에서 최외측 고정부재까의 간격
a2, b2, b3, c2, c3: 고정부재들 간의 간격
y: 전장방향

Claims (15)

  1. 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 적층되어 있고,
    상기 양극은 양극 본체와 상기 양극 본체에 형성된 2개의 양극 탭을 포함하고, 상기 음극은 음극 본체와 상기 음극 본체에 형성된 2개의 음극 탭을 포함하며,
    상기 2개의 양극 탭은 상기 양극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되고, 상기 2개의 음극 탭은 상기 음극 본체의 양측 끝단 각각에 형성되며,
    상기 양극 및 음극은 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되는 양극 본체 및 음극 본체의 전장방향 길이가, 상기 전장방향과 직교하는 전폭방향 길이 보다 상대적으로 긴 형태로 이루어지며,
    상기 스택형 전극조립체의 변형을 방지하기 위한 복수의 고정부재가 상기 스택형 전극조립체의 외면에 위치하는 스택형 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양극 및 음극은 상기 양극 탭 및 음극 탭이 돌출되는 양극 본체 및 음극 본체의 전장방향 길이가, 상기 전장방향과 직교하는 전폭방향 길이의 3배 내지 10배의 크기로 이루어지는 스택형 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정부재는 전폭방향으로 상기 스택형 전극조립체의 외면을 1회전 이상 감싸며 위치하는 스택형 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정부재는 전해액이 통과할 수 있는 다공성 구조로 이루어진 스택형 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정부재는 접착층을 포함하는 테이프 형태인 스택형 전극조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고정부재는 탄성 소재로 이루어진 링 형태인 스택형 전극조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고정부재의 개수는 3개 내지 5개이며, 전장방향을 따라 좌우 대칭인 위치에 배치되는 스택형 전극조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고정부재가 제1고정부재, 제2고정부재, 제3고정부재 및 제4고정부재로 구성될 때,
    상기 전폭방향 외주변 중 제1측 외주변에서 제1고정부재까지의 거리인 제1간격, 제1고정부재에서 제2고정부재까지의 거리인 제2간격, 제2고정부재에서 제3고정부재까지의 거리인 제3간격, 제3고정부재에서 제4고정부재까지의 거리인 제4간격, 및 제4고정부재에서 전폭방향 외주변 중 제2측 외주변까지의 거리인 제5간격이 형성되고,
    상기 제1간격과 제5간격은 동일한 크기이고, 상기 제2간격과 상기 제4간격은 동일한 크기이며, 상기 제2간격과 제4간격은 상기 제1간격과 제5간격보다 크고, 상기 제3간격보다 작은 스택형 전극조립체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 고정부재가 제1고정부재, 제2고정부재, 제3고정부재, 제4고정부재 및 제5고정부재로 구성될 때,
    상기 전폭방향 외주변 중 제1측 외주변에서 제1고정부재까지의 거리인 제1간격, 제1고정부재에서 제2고정부재까지의 거리인 제2간격, 제2고정부재에서 제3고정부재까지의 거리인 제3간격, 제3고정부재에서 제4고정부재까지의 거리인 제4간격, 제4고정부재에서 제5고정부재까지의 거리인 제5간격, 및 제5고정부재에서 전폭방향 외주변 중 제2측 외주변까지의 거리인 제6간격이 형성되고,
    상기 제1간격과 제6간격은 동일한 크기이고, 상기 제2간격과 상기 제5간격은 동일한 크기이며, 상기 제3간격과 제4간격은 동일한 크기이고,
    상기 제3간격과 제4간격은 상기 제1간격과 제6간격보다 크고, 상기 제2간격과 제5간격보다 작은 스택형 전극조립체.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1간격과 제6간격은 20 ㎜ 또는 30 ㎜이고, 상기 제2간격과 제5간격은 최대값이 100 ㎜이며, 상기 제3간격과 제4간격의 최대값은 130 mm인 스택형 전극조립체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 스택형 전극조립체를 포함하는 전지셀로서,
    상기 전지셀은 전지케이스의 외주변을 열융착 밀봉하는 파우치형 전지셀이고,
    상기 전지케이스의 전장방향 외주변에 고정부재가 부가되는 파우치형 전지셀.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 전지케이스의 전장길이로 부가되는 파우치형 전지셀.
  13. 제11항에 있어서, 상기 고정부재는 접착층을 포함하는 테이프 형태인 파우치형 전지셀.
  14. 제11항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 전지케이스의 외주변 끝단을 감싸는 형태로 부가되는 파우치형 전지셀.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩을 에너지원으로 사용하는 디바이스.
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