KR20210051733A - 파우치형 이차전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 파우치의 가스 포집부 성형 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 탭 용접 부위가 위치하는 부분의 배터리 파우치에 가스가 포집될 수 있도록 성형하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배터리 파우치의 가스 포집부 성형 시스템 및 방법은, 배터리 파우치를 성형할 때 전극 탭 용접 부분도 성형하여 파우치 경사면 사이에 형성된 공간에 배터리 셀에서 발생된 가스가 포집될 수 있도록 하여, 배터리 파우치의 벤팅을 지연시키고 방지할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 배터리 파우치의 가스 포집부 성형 시스템 및 방법은, 배터리 파우치를 성형할 때 전극 탭 용접 부분도 성형하여 파우치 경사면 사이에 형성된 공간에 배터리 셀에서 발생된 가스가 포집될 수 있도록 하여, 배터리 파우치의 벤팅을 지연시키고 방지할 수 있다는 효과가 있다.
Description
본 발명은 파우치형 이차전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확장 가능한 가스 포집공간을 갖는 파우치형 이차전지와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북과 같은 휴대용 무선 기기가 경량화 및 고기능화 됨에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 특히, 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가지는 리튬 이차전지에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 상용화되어 널리 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등으로 인해 발생되는 환경오염을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.
하지만, 과충전이나 단락 등의 상황이 발생되는 경우 이차전지의 내부에는 다량의 가스가 발생될 수 있으며, 가스의 발생으로 인해 이차전지의 내부 압력이 상승하는 경우 배터리 파우치의 밀봉이 해제되어 폭발이나 발화가 발생할 수 있고, 배터리 파우치 내부의 배터리 셀이 높은 반응성을 갖는 물질일 경우 이차전지의 안전성이 낮아지고, 가스 발생에 따른 열화 현상에 의해 이차전지의 수명이 짧아질 수 있다.
이에 따라, 배터리 파우치 내부에 가스 포집부가 형성되어 배터리 셀에서 발생된 가스를 포집하여 파우치형 이차전지의 벤팅을 방지하거나 가스 발생에 의해 벤팅이 발생하는 것을 최대한 지연시키는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 파우치를 성형할 때 일정 부분에 표면이 늘어날 수 있도록 굴곡을 형성한 부가 가스 포집부를 형성하여, 배터리 셀에서 발생된 가스가 포집될 수 있는 공간을 최대화하고, 이를 통해 이차전지의 벤팅을 방지하거나 발생시간을 지연시킬 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 파우치형 이차전지 제조 시 비실링 영역인 전극 탭 용접 부위가 위치하는 탭 웰딩부에 부가 가스 포집부를 형성하여 비실링 영역을 최대한 활용할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 가스를 최대한으로 포집할 수 있고, 팽창시 일정 형상을 유지할 수 있는 굴곡면의 형태를 제시하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이와 같은 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 제조방법과, 이를 위한 파우치 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 이차전지는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함하고, 양극탭 및 음극탭이 돌출 형성된 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀을 수용하기 위한 배터리 셀 수용공간, 대면하는 양측을 접합하는 실링부, 실링부의 내측에 양극탭 및 음극탭이 용접된 위치에 형성되며, 대면하는 양측이 실링되지 않는 탭 웰딩면, 및 배터리 셀 수용공간과 탭 웰딩면 사이에 형성되는 파우치 경사면을 포함하는 파우치 외장재;를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 탭 웰딩면은 일정 굴곡의 성형에 의해 주름을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파우치 경사면에도 일정 굴곡의 성형에 의해 주름이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일정 굴곡은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 제조방법은, 판 형태의 파우치 외장재를 준비하는 파우치 외장재 준비 단계; 셀 공간 성형부, 실링부 성형부, 금형 경사부 및 탭 웰딩부가 형성되고, 상기 탭 웰딩부는 일정 굴곡을 갖도록 형성된 금형을 준비하는 금형 준비 단계; 판 형태의 파우치 외장재를 금형에 대하여 가압해 금형의 모양으로 성형하는 파우치 외장재 성형 단계; 상부 파우치와 하부 파우치에 의해 형성된 배터리 셀 수용공간에 배터리 셀이 수용되는 배터리 셀 수용 단계; 배터리 셀이 수용된 배터리 파우치 내부를 진공 상태로 만드는 진공 압착 단계; 및 상부 파우치의 실링부와 하부 파우치의 실링부를 실링하여 배터리 파우치가 밀봉 상태가 되도록 하는 실링 단계;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 금형 경사부에도 일정 굴곡이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한,
상기 진공 압착 단계를 수행함에 따라, 일정 굴곡으로 성형된 탭 웰딩부 또는 금형 경사부에 일정 주름이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 일정 굴곡은 곡면, 또는 절곡면은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 파우치형 이차전지에 적용되는 파우치 외장재는 대면하는 양측을 접합하는 실링부; 및 실링부의 내측에 양극탭 및 음극탭이 용접된 위치에 형성되며, 대면하는 양측이 실링되지 않는 탭 웰딩면, 및 배터리 셀 수용공간과 탭 웰딩면 사이에 형성되는 파우치 경사면을 포함하는 파우치 외장재;에 있어서, 상기 탭 웰딩면은 일정 굴곡을 갖도록 성형된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파우치 경사면도 일정 굴곡을 갖도록 성형된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 일정 굴곡은 곡면, 또는 절곡면은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 파우치형 이차전지는 확장 가능한 포집 공간을 이용하여 배터리 셀에서 발생된 가스가 포집될 수 있는 공간을 최대화하고, 이를 통해 벤팅을 방지하거나 발생시간을 지연시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 제시한 굴곡면의 형태를 통해 발생된 가스를 최대한으로 포집할 수 있고, 가스에 의한 파우치의 팽창시 배터리 셀의 전체 형태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 파우치 외장재의 평면도
도 2는 본 발명의 파우치 외장재와 전극 조립체의 실링전 평면도
도 3은 본 발명의 파우치형 이차전지의 분해 사시도
도 4는 종래 파우치형 이차전지의 (a) 벤팅 발생 전 단면도 (b) 벤팅 발생 후 단면도
도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 (a) 벤팅 발생 전 단면도 (b) 벤팅 발생 초기 단면도 (c) 벤팅 발생 후기 단면도
도 6은 본 발명에 따라 파우치형 이차전지를 제조하는 방법의 순서도
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 파우치 외장재를 제조하기 위한 금형과 성형된 파우치 외장재의 다양한 실시예를 나타내는 개념도
도 2는 본 발명의 파우치 외장재와 전극 조립체의 실링전 평면도
도 3은 본 발명의 파우치형 이차전지의 분해 사시도
도 4는 종래 파우치형 이차전지의 (a) 벤팅 발생 전 단면도 (b) 벤팅 발생 후 단면도
도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 (a) 벤팅 발생 전 단면도 (b) 벤팅 발생 초기 단면도 (c) 벤팅 발생 후기 단면도
도 6은 본 발명에 따라 파우치형 이차전지를 제조하는 방법의 순서도
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 파우치 외장재를 제조하기 위한 금형과 성형된 파우치 외장재의 다양한 실시예를 나타내는 개념도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 파우치 외장재(200)의 실링전 상태의 평면도를 나타낸 것으로, 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)는 배터리 셀(C)을 수용할 수 있는 내부 공간이 형성된 파우치 외장재(200) 내부에 배터리 셀(C)이 배치되고, 파우치 외장재(200)를 반으로 접은 후에 접한 면을 실링함으로써 파우치형 이차전지(1000)가 완성된다.
이때, 본 발명의 배터리 셀(C)은 양극판, 음극판 및 분리막을 포함하는 젤리롤, 양극탭 및 음극탭을 포함하는 전극 탭(T)을 포함하여 형성되고, 파우치 외장재(200)는 배터리 셀(C)이 수용되는 배터리 셀 수용공간(210), 대면하는 양측을 접합하는 실링부(220), 상기 배터리 셀 수용공간(210)과 실링부(220) 사이에 형성되는 파우치 경사면(230)과 전극 탭(T)이 위치하는 부분에 대응하여 형성되는 탭 웰딩면(240)을 포함하여 형성된다. 또한, 실링부(220)와 전극 탭(T)이 접하는 부분에는 탭 필름(TF)이 부가될 수 있고, 탭 웰딩면(240)은 전극 탭(T)이 젤리롤과 웰딩되는 탭 웰딩부(TW)에 위치할 수 있다.
X-X'을 따라 파우치 외장재(200)의 배터리 셀 수용공간(210), 실링부(220), 파우치 경사면(230), 및 탭 웰딩면(240)의 단면을 살펴보면, 도 1의 우측에서와 같이 배터리 셀 수용공간(210)은 일정 깊이 요입되어 형성되고, 파우치 경사면(230)은 실링부(220)와 배터리 셀 수용공간(210)의 바닥을 경사지게 연결하며, 탭 웰딩면(240)은 배터리 셀 수용공간(210)과 같이 일정 깊이, 일정 굴곡을 갖도록 성형된다. 이와 같이 탭 웰딩면(240)이 일정 깊이로 요입 성형됨으로써 발생된 가스를 일정 포집하여 수용할 수 있는 부가 가스 포집부가 형성되는 것이다.
도 2는 본 발명의 파우치 외장재와 전극 조립체의 실링전 평면도를 나타낸 것으로, 앞서 설명한 파우치 외장재에 배터리 셀이 놓인 상태를 설명하고 있다. 전극 탭의 탭 웰딩부에 대응하여 파우치 외장재의 탭 웰딩면(240)이 위치하게 되며, 파우치 외장재의 실링부(220)에 대응하는 위치에는 탭 필름(TF)이 배치되어 실링시 전극 탭(T)을 보호하게 된다. 이와 같이 본 발명은 전극 탭(T)의 보호를 위한 탭 필름(TF) 후단의 실링이 되지 않는 영역을 활용하여 가스를 포집 수용함으로써 벤팅 발생을 지연시킬 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 파우치형 이차전지의 분해 사시도를 나타낸 것으로, 도 3을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)는 전극 탭(T)을 포함하는 배터리 셀(C)이 수용될 수 있도록 형성되며, 상, 하부가 맞닿는 면은 실링될 수 있도록 실링부(220)가 형성되며, 전극 탭(T)이 외부로 연장 형성되는 부분에 대응하여 실링부(220)와 배터리 셀 수용공간(210)의 바닥면이 연결되는 부분에 파우치 경사면(230)이 형성되고, 파우치 경사면(230)의 일단에 탭 웰딩면(240)이 위치한다. 탭 웰딩면(240)은 성형 단계에서는 일정 깊이로 굴곡되어 있으나, 배터리 셀(C)을 수용후 실링단계에서는 진공 압착을 통해 표면에 주름이 형성된 상태로 양측이 붙은 상태로 유지되며, 배터리 셀(C)에서 가스가 발생하면 주름이 펼쳐지면서 가스를 포집 수용할 수 있는 가스 포집 공간이 형성되는 것이다.
다음으로 도 4 및 도 5를 이용하여 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)가 벤팅 발생을 지연시키는 원리에 대해 설명한다. 도 4는 종래 파우치형 이차전지의 (a) 벤팅 발생 전 단면도이고, (b) 벤팅 발생 후 단면도를 나타낸 것으로, 종래 파우치형 이차전지는 상부 파우치(20a)와 하부 파우치(20b)가 결합하여 하나의 배터리 파우치(20)를 형성하며, 상부 파우치(20a)의 파우치 경사면(230)과 하부 파우치(20b)의 파우치 경사면(230) 사이의 공간에는 배터리 셀(C)의 전극 탭(T)들이 연장되어 용접된 부위가 위치하게 된다. 이때 배터리의 노화 등에 의해 배터리 셀(C)에서 가스가 발생할 경우, 상부 파우치(20a)의 파우치 경사면(230)과 하부 파우치(20b)의 파우치 경사면(230) 사이의 공간에 가스가 점점 모이게 되며, 임계 압력 이상이 되면 배터리 파우치(20)의 밀봉이 해제되는 벤팅(venting) 현상이 발생한다.
한편, 도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)의 (a) 벤팅 발생 전 단면도, (b) 벤팅 초기 단면도, (c) 벤팅 발생 후기 단면도를 나타낸 것으로, 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)는 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202)가 결합하여 하나의 배터리 파우치를 형성하며, 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202)의 양측에는 진공 압착을 통해 주름을 갖는 가스 포집면(240)이 형성된다. 본 발명의 파우치형 이차전지의 경우 배터리 셀(C)에서 가스가 발생하면, 종래 파우치형 이차전지와는 달리 파우치 경사면(230)의 일측에 위치하고 일정 형태, 깊이로 사전에 굴곡 성형되었던 탭 웰딩면(240)이 가스의 압력으로 인해 먼저 펼쳐지게 되며, 펼쳐진 공간이 발생된 가스를 포집할 수 있는 공간을 형성하게 되므로, 배터리 셀(C)에서 가스가 발생하더라도 종래보다 더 많은 양의 가스를 포집할 수 있으며, 이를 통해 배터리 파우치(200a)의 벤팅 현상을 방지하거나 지연시킬 수 있게 되는 것이다. 한편, 벤팅 발생 후기에 더 많은 가스가 발생하는 경우에는 도 5의 (c)에서와 같이 탭 웰딩면(240)과 파우치 경사면(230)이 함께 펼쳐지게 되므로, 종래보다 훨씬 더 많은 양의 가스를 포집할 수 있다. 이 때, 파우치 경사면(230)에도 미리 일정 형태, 길이의 굴곡을 형성시킬 수 있으며, 이를 통해 파우치 경사면(230)이 더 많은 포집 공간을 형성하도록 구성할 수 있다. 파우치 경사면(230)에 여러 가지 형태의 굴곡을 형성하는 것에 대해서는 뒷부분에서 좀 더 자세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지 제조방법 순서도를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 먼저 판 형태의 파우치 외장재(200)를 준비하는 파우치 외장재 준비 단계(S100)를 진행한다.
이후, 셀 공간 성형부(110), 실링부 성형부(120), 금형 경사부(130), 및 탭 웰딩부(140)이 형성된 금형을 준비하는 금형 준비 단계(S200)를 진행하며, 상기한 바와 같이 금형 경사부(130) 및/또는 탭 웰딩부(140)에는 굴곡이 형성되어 있으며, 이때 금형 경사부(130)와 탭 웰딩부(140)에 형성되는 굴곡은 곡면 또는 절곡면 형태로 형성될 수 있다.
판 형태의 파우치 외장재와 금형(100)이 준비되면, 판 형태의 파우치 외장재를 금형(100)에 대하여 가압해 금형의 모양으로 성형하는 파우치 외장재 성형 단계(S300)를 진행하며, 파우치 외장재 성형 단계(S300)에서 성형된 판 형태의 파우치 외장재는 상부 파우치(201) 또는 하부 파우치(202)이며, 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202)가 접합되어 하나의 배터리 파우치를 형성한다.
이후, 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202)에 의해 형성된 배터리 셀 수용공간(210)에 배터리 셀(C)이 수용되는 배터리 셀 수용 단계(S400)를 진행하며, 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202) 사이, 즉, 배터리 파우치 내부를 진공 상태로 만드는 진공 압착 단계(S500)를 진행한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 파우치 경사면(230) 및/또는 탭 웰딩면(240)에는 굴곡이 형성되어 있으며, 종래 보다 표면의 길이가 길기 때문에 배터리 파우치 내부가 진공 상태가 될 때 파우치 경사면(230) 및/또는 탭 웰딩면(240)에는 주름이 형성된다.
마지막으로, 상부 파우치(201)의 실링부(221)와 하부 파우치(202)의 실링부(222)를 실링하여 배터리 파우치가 밀봉 상태가 되도록 하는 실링 단계(S600)를 진행하면 본 발명의 파우치형 이차전지(1000)가 완성된다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 금형과 성형된 파우치의 다양한 실시예를 나타낸다. 도 7 내지 도 10은 편의상 파우치 경사면(230)에 형성하는 굴곡의 형태를 예시하고 있으나, 동일한 방법으로 탭 웰딩면(240)에도 다양한 형태의 굴곡을 형성할 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 금형(100a)은 배터리 셀(C)을 수용할 수 있도록 하는 셀 공간 성형부(110), 배터리 셀(C)을 수용한 후 배터리 파우치(200a)를 밀봉하기 위한 실링부 성형부(120) 및 셀 공간 성형부(110)의 모서리와 실링부 성형부(120)의 모서리 사이에 형성된 금형 경사면(130a)을 포함한다. 앞서 설명하였듯이 종래의 금형 경사면(13)은 평면이었으나, 본 발명의 금형 경사면(130a)은 기준 면(G)을 기준으로 했을 때, 아래로 볼록한 곡면 형태인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 금형(100a)에 가압되어 금형 형태로 성형된 판 형태의 파우치 외장재(200)는 실링부(220), 배터리 셀 수용공간(210) 및 실링부(220)의 모서리와 배터리 셀 수용공간(210) 모서리 사이에 형성된 파우치 경사면(230a)을 포함하며, 파우치 경사면(230a)는 배터리 파우치(200)를 형성하는 상부 파우치(201) 또는 하부 파우치(202)에 형성된다. 이때, 파우치 경사면(230a) 또한 금형 경사면(130a)의 형태와 같이 아래로 볼록한 곡면 형태로 성형된다.
이와 같이, 상부 파우치(201)와 하부 파우치(202)가 결합하여 하나의 배터리 파우치(200)를 형성하며, 상부 파우치(201)의 파우치 경사면(231)과 하부 파우치(202)의 파우치 경사면(232) 사이의 공간에는 배터리 셀(C)의 전극 탭(T)들이 연장되어 용접된 부위가 위치하며, 배터리 셀(C)에서 가스가 발생할 경우, 상부 파우치(201)의 파우치 경사면(231)과 하부 파우치(202)의 파우치 경사면(232) 사이의 가스가 공간에 포집되고, 종래 평면 형태의 파우치 경사면(23)의 단면적보다 본 발명의 아래로 볼록한 곡면 형태의 파우치 경사면(230a)의 단면적이 넓기 때문에 배터리 셀(C)에서 가스가 발생할 경우 종래보다 더 많은 양의 가스를 포집할 수 있어, 배터리 파우치(200a)의 벤팅 현상을 방지하거나 지연시킬 수 있다.
도 7의 (b)는 금형(100b)의 금형 경사면(130b)이 기준 면(G)을 기준으로 했을 때 아래로 곡면 형태이되, 파형으로 형성되어 있으며, 이에 따라, 금형(100b)의 형태로 성형된 배터리 파우치(200b) 또한 파우치 경사면(230b)이 파형으로 형성되어 있으며, 경사면의 길이가 더 길어짐에 따라 더 많은 가스를 수용할 수 있으며, 더 오래 벤팅 현상을 지연시킬 수 있다.
도 8은 경사면이 곡면으로 형성되되, 곡면의 표면에 더 작은 곡률을 갖는 곡면이 형성된 실시예를 도시한다. 이러한 형태는 자기 유사성을 갖는 프랙탈 구조로 형성될 수 있으며, 경사면이 기하학적으로 자기 유사성을 갖는 프랙탈 구조를 형성함에 따라, 성형, 진공압축, 팽창의 복잡한 불규칙한 외력 상황에서 경사면이 일정한 질서를 가지고 최대한의 포집공간을 형성할 수 있다.
도 8의 (a)는 금형(100c)의 금형 경사면(130c)이 기준 면(G)을 기준으로 아래로 볼록한 곡면 형태이되, 표면에 더 작은 곡률의 곡면이 반복적으로 형성되어 있으며, 도 7의 (b)는 금형(100d)의 금형 경사면(130d)이 파형 형태이되, 표면에 더 작은 곡률의 곡면이 반복적으로 형성된 형태를 도시하며, 이에 따라, 금형 형태로 성형된 배터리 파우치(200c, 200d)는 파우치 경사면(230c, 230d)이 곡면 또는 파형 형태이되, 외면에 더 작은 곡률의 곡면이 반복적으로 형성된 형태로 성형된다.
도 9는 경사면이 절곡면 형태인 예를 도시하고 있다. 일례로 도 9의 (a)에서와 같이 금형 경사면(230e)이 1회 절곡된 절곡면 형태를 가질 수 있으며, 도 9의 (b)에서와 같이 금형 경사면(230f)이 2회 절곡된 절곡면 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 금형 형태로 성형된 배터리 파우치(200e, 200f)는 파우치 경사면(230e, 230f)이 1회 또는 2회 절곡된 형태로 성형된다. 이와 같이 파우치 경사면이 절곡된 형태로 성형되면, 성형, 진공압축, 팽창의 외력 상황에서 파우치 경사면의 수축, 또는 팽창 형태를 미리 예측하고 이에 따라 가스 포집 위치와 체적을 보다 정확하게 설계할 수 있게 된다. 한편, 절곡 횟수는 필요에 따라 더 증가시킬 수 있다.
도 10은 경사면이 절곡면으로 형성되는 또 다른 형태를 도시하고 있으며, 도 10(a)에서와 같이 금형(100g)의 금형 경사면(130g)이 기준 면(G)의 위, 아래로 절곡부가 배치될 수 있으며, 절곡 단면의 형태가 삼각형이 아닌 사다리꼴의 형태를 가질 수 있으며, 이에 따라 금형 형태로 성형된 배터리 파우치(200g)는 파우치 경사면(230g)이 절곡 단면의 형태가 삼각형이 아닌 사다리꼴의 형태로 성형될 수 있으며, 이에 따라 경사면의 팽창시 더 많은 체적을 확보할 수 있으며, 벤팅 지연 시간을 연장할 수 있다.
또한, 도 10(b)와 같이 절곡면 또한 기하학적으로 프랙탈 구조를 가질 수 있으며, 금형(100h)의 금형 경사면(130h)이 절곡된 프랙탈 구조로 형성되고, 이에 따라 파우치 경사면(230g)이 절곡된 프랙탈 구조를 가지게 된다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 파우치형 이차전지
100 금형
110 배터리 셀 수용공간 성형부 120 실링부 성형부
130 금형 경사부 140 탭 웰딩부
200 파우치 외장재
210 배터리 셀 수용공간 220 실링부
230 파우치 경사면 240 가스 포집면
C 배터리 셀
T 전극 탭
TW 탭 웰딩부 TF 탭 필름
G 기준 경사면
100 금형
110 배터리 셀 수용공간 성형부 120 실링부 성형부
130 금형 경사부 140 탭 웰딩부
200 파우치 외장재
210 배터리 셀 수용공간 220 실링부
230 파우치 경사면 240 가스 포집면
C 배터리 셀
T 전극 탭
TW 탭 웰딩부 TF 탭 필름
G 기준 경사면
Claims (13)
- 양극판, 음극판 및 분리막을 포함하고, 양극탭 및 음극탭이 돌출 형성된 배터리 셀; 및
상기 배터리 셀을 수용하기 위한 배터리 셀 수용공간,
대면하는 양측을 접합하는 실링부,
실링부의 내측에 양극탭 및 음극탭이 용접된 위치에 형성되며, 대면하는 양측이 실링되지 않는 탭 웰딩면, 및
배터리 셀 수용공간과 탭 웰딩면 사이에 형성되는 파우치 경사면을 포함하는 파우치 외장재;를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서,
상기 탭 웰딩면은 일정 굴곡의 성형에 의해 주름을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 제1항에 있어서,
상기 파우치 경사면에도 일정 굴곡의 성형에 의해 주름이 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지.
- 제3항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지.
- 제1항의 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 제조방법에 있어서,
판 형태의 파우치 외장재를 준비하는 파우치 외장재 준비 단계;
셀 공간 성형부, 실링부 성형부, 금형 경사부 및 탭 웰딩부가 형성되고, 상기 탭 웰딩부는 일정 굴곡을 갖도록 형성된 금형을 준비하는 금형 준비 단계;
판 형태의 파우치 외장재를 금형에 대하여 가압해 금형의 모양으로 성형하는 파우치 외장재 성형 단계;
상부 파우치와 하부 파우치에 의해 형성된 배터리 셀 수용공간에 배터리 셀이 수용되는 배터리 셀 수용 단계;
배터리 셀이 수용된 배터리 파우치 내부를 진공 상태로 만드는 진공 압착 단계; 및
상부 파우치의 실링부와 하부 파우치의 실링부를 실링하여 배터리 파우치가 밀봉 상태가 되도록 하는 실링 단계;를 포함하는, 파우치형 이차전지 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 금형 경사부에도 일정 굴곡이 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 진공 압착 단계를 수행함에 따라, 일정 굴곡으로 성형된 탭 웰딩부 또는 금형 경사부에 일정 주름이 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 곡면, 또는 절곡면은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치형 이차전지.
- 배터리 셀을 수용하기 위한 배터리 셀 수용공간;
대면하는 양측을 접합하는 실링부; 및
실링부의 내측에 양극탭 및 음극탭이 용접된 위치에 형성되며, 대면하는 양측이 실링되지 않는 탭 웰딩면, 및
배터리 셀 수용공간과 탭 웰딩면 사이에 형성되는 파우치 경사면을 포함하는 파우치 외장재;에 있어서,
상기 탭 웰딩면은 일정 굴곡을 갖도록 성형된 것을 특징으로 하는, 파우치 외장재.
- 제10항에 있어서,
상기 파우치 경사면도 일정 굴곡을 갖도록 성형된 것을 특징으로 하는, 파우치 외장재.
- 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 일정 곡률을 갖는 곡면, 또는 절곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치 외장재.
- 제12항에 있어서,
상기 일정 굴곡은 곡면, 또는 절곡면은 더 작은 피치의 곡면 또는 절곡면이 반복되는 프랙탈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 파우치 외장재.
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