KR20210088172A - 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지로서, 양극리드 및 음극리드가 일측 또는 양측 방향으로 외향 돌출된 구조의 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 수납하는 전지케이스, 및 상기 전지케이스를 밀봉하는 밀봉부재를 포함하고, 상기 전지케이스는 상기 전극조립체를 수납하는 수용부의 외주변 밀봉부 중 적어도 어느 하나의 밀봉부에서 상기 밀봉부재에 의한 밀봉이 이루어지며, 상기 밀봉부재는 탈착이 가능한 형태인 파우치형 이차전지에 대한 것이다.
Description
본원 발명은 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지에 대한 것으로서, 구체적으로, 파우치형 이차전지를 밀봉하되 반복적인 가스 배출과 전해액의 추가 주액이 가능하도록 탈착이 가능한 형태의 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지에 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 전지셀, 금속 캔으로 이루어진 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 분류될 수 있으며, 전극조립체는 그 형태에 따라 젤리-롤형 전극조립체, 스택형 전극조립체, 스택/폴딩형 전극조립체 및 라미네이션/스택형 전극조립체로 구분된다.
상기 파우치형 리튬 이차전지는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 전극조립체와 전해액을 수납한 후 전지케이스 외주변을 가열 및 가압하는 방법으로 밀봉하여 제조한다.
일반적으로 파우치형 리튬 이차전지는 사용 과정에서 전해액의 부반응에 의해 가스가 발생하여 전지의 내압이 증가할 수 있으며, 충방전이 반복됨에 따라 전해액이 고갈하게 된다. 이는 전지의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
그러나, 상기 파우치형 리튬 이차전지는 전지케이스의 외주변을 열융착으로 밀봉하는 방법을 사용하기 때문에, 한번 밀봉된 전지셀을 다시 개봉하기 위해서는 전지케이스가 손상될 위험이 높다.
따라서, 전지케이스 내부에서 발생한 가스를 추가로 제거하거나, 전지셀의 사용 중 전해액을 추가로 주입하기 위하여 밀봉된 전지케이스를 개방하기 어렵다.
이에, 전지케이스의 밀봉 방법을 변형하는 시도가 진행되고 있는 바, 특허문헌 1은 금속 시트와 수지 시트가 적층된 라미네이트 시트로 구성되는 직사각형 패키지 뚜껑과 패키지 바닥을 포함하고, 상기 패키지 뚜껑과 패키지 바닥이 겹쳐지는 단부에는 밀봉 보조 부재가 장착되는 박형 전지에 대한 것으로서, 상기 밀봉 보조 부재는 상기 패키지 뚜껑과 패키지 바닥에 열융착된 형태이다.
상기, 특허문헌 1의 박형 전지는 전해액이 주액되는 측의 밀봉력이 약해지는 것을 보완하기 위하여 밀봉 보조 부재를 사용하는 것으로서, 상기 밀봉 보조 부재는 박형 전지를 완벽하게 영구적으로 밀봉하기 위해 부가된 구조이다.
특허문헌 2는 전극조립체를 수용하는 홈과 상기 홈 주변에 융착되어 플랜지 형태로 형성되는 가장자리를 가지는 파우치를 구비하고, 상기 가장자리의 적어도 일부분에서 상기 가장자리의 단부가 절연재로 감싸지는 파우치형 리튬 이차전지를 개시한다.
상기 특허문헌 2는 파우치의 가장자리 단부가 전지를 구성하는 다른 부분의 도전체부와 닿지 않도록 공정 중 파우치의 가장자리 단부가 노출되어 전기적 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해 절연 테이프를 부착하고 있다.
이와 같이, 상기 특허문헌들은 전지케이스의 개방과 밀봉이 반복적으로 이루어질 수 있는 형태의 파우치형 이차전지를 개시하지 못하고 있는 바, 전해액의 추가보충 및 가스 배출이 가능하고 전지의 수명을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 이차전지의 밀봉부 중 적어도 어느 하나의 밀봉부에 탈착이 가능한 형태의 밀봉부재를 적용함으로써 필요에 따라서 파우치형 이차전지의 개봉과 밀봉을 반복할 수 있는 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지로서, 양극리드 및 음극리드가 일측 또는 양측 방향으로 외향 돌출된 구조의 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 수납하는 전지케이스, 및 상기 전지케이스의 반복적인 개폐가 가능하도록 탈착이 가능한 형태로 이루어진 밀봉부재를 포함하고, 상기 전지케이스는 상기 전극조립체를 수납하는 수용부의 외주변 밀봉부 중 적어도 어느 하나의 밀봉부에서 상기 밀봉부재에 의한 밀봉이 이루어질 수 있다.
상기 전지케이스는 전장측 밀봉부와 전폭측 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부재는 상기 전장측 밀봉부에 부가될 수 있다.
상기 전지케이스는 상기 밀봉부재가 부가되는 제1밀봉부 및 상기 밀봉부재가 부가되지 않는 제2밀봉부를 포함하고, 상기 제2밀봉부는 열융착에 의한 밀봉이 이루어질 수 있다.
상기 밀봉부재는 분리형 집게 형태이거나 또는 일체형 집게 형태로 이루어질 수 있다.
상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부의 외주변 끝단은 밀봉부재가 부가되지 않은 제2밀봉부의 외주변 끝단과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부는 절곡되어 상기 수용부와 대면하도록 배치될 수 있다.
상기 제1밀봉부의 절곡된 부분의 길이는 상기 수용부의 깊이 보다 짧거나 동일할 수 있다.
상기 밀봉부재는 상기 제1밀봉부의 상면에 위치하는 상면부 및 상기 제1밀봉부의 하면에 위치하는 하면부를 포함하고, 상기 상면부와 하면부는 힌지(hinge)로 연결되어 있으며, 상기 상면부는 사각형 링 형태이고 상기 하면부는 상기 사각형 링의 중공을 통과하도록 결합될 수 있다.
상기 밀봉부재는 상기 제1밀봉부의 상면에 위치하는 상면부 및 상기 제1밀봉부의 하면에 위치하는 하면부를 포함하고, 상기 상면부와 하면부는 힌지(hinge)로 연결되어 있으며, 상기 상면부와 하면부는 적어도 일부가 서로 중첩되도록 결합될 수 있다.
상기 전지케이스는 외주변이 대면한 상태로 결합하는 제1케이스 및 제2케이스로 구성되며, 상기 제1케이스 및 제2케이스 중 적어도 어느 하나 이상에 상기 전극조립체를 수용하는 수용부가 형성될 수 있다.
상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부는 부분적으로 열융착된 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 파우치형 이차전지를 에너지원으로 사용하는 전기장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지는 필요에 따라 상기 밀봉부재를 부착 및 제거함으로써 전지케이스의 밀봉과 개봉을 반복할 수 있다.
따라서, 전지케이스의 내압증가시 상기 밀봉부재를 제거함으로서 가스를 배출하거나, 전해액을 추가 주입할 수 있다.
또한, 상기 밀봉부재가 부착된 전지케이스 밀봉부의 넓이가 넓어짐에 따라 전지셀에서 불필요한 공간이 넓어지는 것을 방지하기 위하여, 상기 밀봉부재가 부착된 밀봉부를 절곡하는 형태로 변형할 수 있다.
또한, 상기 밀봉부재를 전지케이스에 적용함으로써 전지셀의 성능이 개선되고, 장기간의 사용이 가능한 파우치형 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 양방향 전극조립체를 사용한 경우에 밀봉부재가 전장방향 밀봉부에 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이다.
도 2는 단방향 전극조립체를 사용한 경우에 밀봉부재가 전장방향 밀봉부에 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도2에 도시된 밀봉부재의 사시도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 5는 제3실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 6은 도 3 및 도 5의 밀봉부재가 부가된 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 7은 부분적으로 열융착 밀봉부가 형성된 파우치형 이차전지에 제1실시예에 따른 밀봉부재가 부가된 형태의 사시도이다.
도 2는 단방향 전극조립체를 사용한 경우에 밀봉부재가 전장방향 밀봉부에 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도2에 도시된 밀봉부재의 사시도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 5는 제3실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 6은 도 3 및 도 5의 밀봉부재가 부가된 파우치형 이차전지의 수직 단면도이다.
도 7은 부분적으로 열융착 밀봉부가 형성된 파우치형 이차전지에 제1실시예에 따른 밀봉부재가 부가된 형태의 사시도이다.
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.
구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 양방향 전극조립체를 사용한 경우에 밀봉부재가 전장방향 밀봉부에 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이고, 도 2는 단방향 전극조립체를 사용한 경우에 밀봉부재가 전장방향 밀봉부에 부가된 파우치형 이차전지의 사시도이며, 도 3은 도 1 및 도2에 도시된 밀봉부재의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는 라미네이트 시트로 이루어지고 전극조립체(101)와 전해액을 수용하는 전지케이스(110), 및 전지케이스의 반복적인 개폐가 가능하도록 탈착이 가능한 형태로 이루어진 밀봉부재(130)를 포함한다.
상기 라미네이트 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 외부 수지층은 외부 환경에 대해 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성이 필요하다. 이러한 측면에서 외부 피복층의 고분자 수지는 인장강도 및 내후성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 전해액의 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 합금으로는 예를 들어, 합금번호 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 내부 수지층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
전지케이스(110)는 외주변이 대면한 상태로 결합하는 제1케이스(110a) 및 제2케이스(110b)로 구성되며, 제2케이스(110b)에 전극조립체를 수용하는 수용부(115)가 형성되어 있다.
제1케이스(110a) 및 제2케이스(110b) 각각에 전극조립체를 수용하는 수용부가 형성되는 경우에는 도 6의 (a)와 같은 제1밀봉부를 형성하더라도, 밀봉부재의 두께가 제1케이스에 형성된 수용부의 깊이보다 낮은 경우에는 밀봉부재를 부가하더라도 파우치형 이차전지의 전체적인 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
전극조립체(101)는 양극리드 및 음극리드가 서로 다른 방향으로 외향 돌출된 양방향 전극조립체가 도시되어 있으나, 이와 달리 양극리드 및 음극리드가 서로 동일한 일측 방향으로 외향 돌출된 단방향 전극조립체를 사용할 수 있음은 물론이다.
전지케이스(110)는 전극조립체를 수납하는 수용부(115)의 외주변에서 제1케이스(110a)와 제2케이스(110b)가 열융착되거나 밀봉부재(130)가 부착됨으로써 밀봉이 이루어진다.
구체적으로, 파우치형 이차전지(100)는 전장방향(x) 밀봉부 중 일측 밀봉부 상에 집게 형태의 밀봉부재(130)가 부가되어 밀봉되는 제1밀봉부(111)가 형성되고, 제1밀봉부(111)를 제외한 나머지 밀봉부는 밀봉부재가 부가되지 않는 제2밀봉부(112)로서 라미네이트 시트의 내부 수지층을 용융시켜서 접착하는 열융착 방법에 의해 밀봉하는 밀봉부가 형성된다.
밀봉부재(130)는 제1밀봉부(111)의 상면에 위치하는 상면부(131) 및 제1밀봉부(111)의 하면에 위치하는 하면부(132)를 포함하고, 상면부(131)와 하면부(132)는 힌지로 연결된 일체형 집게 형태이다.
도 2에 도시된 파우치형 이차전지(200)는 도 1에 도시된 파우치형 이차전지(100)와 달리, 양극리드 및 음극리드가 일측 방향으로 외향 돌출되는 일방향 전극조립체(201)를 포함하고, 전장방향(x) 밀봉부에 밀봉부재(230)가 부가되는 제1밀봉부(211)가 형성된 구조이다.
도 2의 파우치형 이차전지(200)는 단방향 전극조립체를 사용하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 전장방향(x) 밀봉부에 밀봉부재가 부가되는 제1밀봉부가 형성될 수 있을 뿐 아니라, 전폭방향(y) 밀봉부에 제1밀봉부가 형성될 수 있다.
밀봉부재(230)는 밀봉부재(130)와 유사한 것으로서, 상면부(231)와 하면부(232)가 힌지로 연결된 일체형 집게 형태이며, 도 2의 전지케이스의 소재 및 구조는 도 1과 동일하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상면부(131)는 중심에 오목한 홈(133)이 형성된 구조이고, 하면부(132)는 상향 돌출된 돌출부(134)가 형성되어 있으며, 상면부(131)와 하면부(132)를 체결하면 돌출부(134)가 홈(133)에 삽입된다. 전지케이스는 상면부(131) 홈(133)의 내측면과 하면부(132) 돌출부(134)의 외측면 사이에 개재되는 바, 개방 상태였던 전지케이스 외주변이 물리적으로 밀폐된 상태의 제1밀봉부가 된다.
추가적으로, 상면부(131)와 하면부(132)의 안정적인 고정을 위한 후크가 포함될 수 있고, 또는 홈(133)과 돌출부(134)가 결합되는 부분에서 서로 맞물린 상태로 고정되는 구조를 포함할 수 있다.
도 4는 제2실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 4를 참조하면 밀봉부재(330)는 상면부(331) 및 하면부(332)로 구성되고, 상면부(331) 및 하면부(332)는 서로 결합하기 전에는 독립적으로 존재하는 분리형 집게 형태이다.
상면부(331)는 사각형 링 형태이고, 하면부(332)는 사각형 링의 중공(335)을 통과하도록 결합되는 돌출부(334)를 포함한다.
도 5는 제3실시예에 따른 밀봉부재의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 밀봉부재(430)는 상면부(431)와 하면부(432)가 힌지에 의해 결합된 일체형 집게 형태이고, 상면부(431)와 하면부(432) 모두 하나의 모서리에서 직교하는 2개의 면으로 이루어져 있다.
상면부(431)와 하면부(432)가 결합되었을 때, 상면부(431)의 내측면은 하면부(432)의 외측면과 밀착되는 구조인 바, 상면부(431)의 내측면 중 일부 또는 전체가 하면부(432)의 내측면과 중첩되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상면부의 제1측 끝단(436)이 하면부의 제1측 끝단(437)보다 더 연장된 구조일 수 있으며, 또는 상면부의 제1측 끝단(436)과 하면부의 제1측 끝단(437)이 일치하는 구조일 수 있다.
밀봉부재(430)가 전지케이스의 제1밀봉부 상에 부가되면 상면부(431)의 내측면과 하면부(432)의 외측면과 사이에 전지케이스가 개재되어 수직으로 절곡된 형태가 된다.
이와 관련하여, 도 6은 도 3 및 도 5의 밀봉부재가 부가된 파우치형 이차전지의 수직 단면도를 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, (a)는 도 3의 밀봉부재가 부가된 상태인 바, 제2밀봉부(112)는 열융착에 의해 밀봉되고 제1밀봉부(111)는 밀봉부재의 상면부(131)와 하면부(132)가 결합함으로써 밀봉이 될 수 있다. 제1밀봉부(111)는 서로 맞물리도록 구성된 밀봉부재에 의한 물리적인 결합이 이루어지기 때문에, 제1밀봉부에 밀봉부재(130)가 부가되거나 제거되는 과정을 반복적으로 할 수 있다.
도 6의 (a) 밀봉부재(130)가 부가된 제1밀봉부(111)의 외주변 끝단은 밀봉부재가 부가되지 않은 제2밀봉부(112)의 외주변 끝단과 동일 평면 상에 위치하는 바, 제1밀봉부(111)는 밀봉부재(130)가 결합된 부분만이 밀봉부재의 형상에 따라 절곡되고 밀봉부재가 직접 결합하지 않는 외주변 끝단은 반대편 외주변 및 이웃하는 외주변의 끝단과 동일한 평면 상에 위치한다.
도 6의 (b)는 도 5에 도시된 밀봉부재(430)가 부가된 파우치형 이차전지의 수직 단면도로서, 밀봉부재(430)가 부가된 제1밀봉부(411)는 밀봉부재의 형태에 의해 90도 절곡되는 바, 절곡된 제1밀봉부(411)는 수용부(415)와 대면하도록 배치된다. 이와 같이 밀봉부가 절곡되는 형태의 밀봉부재를 사용하는 경우에는, 밀봉부재가 부가됨에 따라 밀봉부가 불필요하게 넓어져서 에너지밀도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 6 (b)의 제1밀봉부에서 절곡된 부분의 길이가 수용부의 깊이와 동일하게 도시하고 있는 바, 절곡된 제1밀봉부의 길이가 수용부의 깊이 보다 큰 경우에는 수용부 바닥보다 더 외측으로 연장되는 부분이 발생하기 때문에 전체적인 파우치형 이차전지의 두께가 증가하여 에너지밀도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 제1밀봉부에서 절곡된 부분의 길이는 수용부의 깊이보다 짧거나 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 7은 부분적으로 열융착 밀봉부가 형성된 파우치형 이차전지에 제1실시예에 따른 밀봉부재가 부가된 형태의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 파우치형 이차전지(500)는 밀봉부재(530)가 부가되는 제1밀봉부(511) 및 밀봉부재가 부가되지 않는 제2밀봉부(512)를 포함하고, 제2밀봉부(512)는 전체 외주변에서 내부 수지층이 용융되어 열융착되어 밀봉된 상태이다. 한편, 제1밀봉부(511)는 부분적으로 내부 수지층이 용융되어 열융착된 열융착부(518)를 포함하고 제1밀봉부(511) 상에 밀봉부재(530)가 부가되는 형태인 바, 밀봉부재(530)를 제1밀봉부(511)에서 제거하고 가스를 배출할 때, 열융착부로는 가스가 배출되지 않고, 미융착부로만 가스가 배출되도록 가이드를 할 수 있다. 또한, 열융착부가 형성된 부분에서 만큼은 가스 배출과 함께 전해액이 토출되는 것도 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 탈착이 가능한 형태의 밀봉부재가 일측 밀봉부에 부가되어 있기 때문에, 필요에 따라 밀봉부재를 제거함으로써 전지케이스를 개봉할 수 있다.
따라서, 본 발명은 성능과 수명이 향상된 파우치형 이차전지를 제공할 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, 500: 파우치형 이차전지
101, 201: 전극조립체
110, 410: 전지케이스
110a: 제1케이스
110b: 제2케이스
111, 211, 411, 511: 제1밀봉부
112, 512: 제2밀봉부
115, 415: 수용부
130, 230, 330, 430, 530: 밀봉부재
131, 231, 331, 431: 상면부
132, 232, 332, 432: 하면부
133: 홈
134, 334: 돌출부
335: 중공
436: 상면부의 제1측 끝단
437: 하면부의 제1측 끝단
518: 열융착부
101, 201: 전극조립체
110, 410: 전지케이스
110a: 제1케이스
110b: 제2케이스
111, 211, 411, 511: 제1밀봉부
112, 512: 제2밀봉부
115, 415: 수용부
130, 230, 330, 430, 530: 밀봉부재
131, 231, 331, 431: 상면부
132, 232, 332, 432: 하면부
133: 홈
134, 334: 돌출부
335: 중공
436: 상면부의 제1측 끝단
437: 하면부의 제1측 끝단
518: 열융착부
Claims (12)
- 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지로서,
양극리드 및 음극리드가 일측 또는 양측 방향으로 외향 돌출된 구조의 전극조립체;
상기 전극조립체와 전해액을 수납하는 전지케이스; 및
상기 전지케이스의 반복적인 개폐가 가능하도록 탈착이 가능한 형태로 이루어진 밀봉부재;
를 포함하고,
상기 전지케이스는 상기 전극조립체를 수납하는 수용부의 외주변 밀봉부 중 적어도 어느 하나의 밀봉부에서 상기 밀봉부재에 의한 밀봉이 이루어지는 파우치형 이차전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 전장측 밀봉부와 전폭측 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부재는 상기 전장측 밀봉부에 부가되는 파우치형 이차전지.
- 제 2 항에 있어서, 상기 전지케이스는 상기 밀봉부재가 부가되는 제1밀봉부 및 상기 밀봉부재가 부가되지 않는 제2밀봉부를 포함하고,
상기 제2밀봉부는 열융착에 의한 밀봉이 이루어지는 파우치형 이차전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 분리형 집게 형태이거나 또는 일체형 집게 형태로 이루어진 파우치형 이차전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부의 외주변 끝단은 밀봉부재가 부가되지 않은 제2밀봉부의 외주변 끝단과 동일 평면 상에 위치하는 파우치형 이차전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부는 절곡되어 상기 수용부와 대면하도록 배치되는 파우치형 이차전지.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제1밀봉부의 절곡된 부분의 길이는 상기 수용부의 깊이 보다 짧거나 동일한 길이인 파우치형 이차전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 상기 제1밀봉부의 상면에 위치하는 상면부 및 상기 제1밀봉부의 하면에 위치하는 하면부를 포함하고,
상기 상면부와 하면부는 힌지로 연결되어 있으며,
상기 상면부는 사각형 링 형태이고 상기 하면부는 상기 사각형 링의 중공을 통과하도록 결합되는 파우치형 이차전지. - 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 상기 제1밀봉부의 상면에 위치하는 상면부 및 상기 제1밀봉부의 하면에 위치하는 하면부를 포함하고,
상기 상면부와 하면부는 힌지로 연결되어 있으며,
상기 상면부와 하면부는 적어도 일부가 서로 중첩되도록 결합되는 파우치형 이차전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 외주변이 대면한 상태로 결합하는 제1케이스 및 제2케이스로 구성되며,
상기 제1케이스 및 제2케이스 중 적어도 어느 하나 이상에 상기 전극조립체를 수용하는 수용부가 형성된 파우치형 이차전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재가 부가된 제1밀봉부는 부분적으로 열융착된 부분을 포함하는 파우치형 이차전지.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지를 에너지원으로 사용하는 전기장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020200001348A KR20210088172A (ko) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지 |
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| KR1020200001348A KR20210088172A (ko) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 밀봉부재를 포함하는 파우치형 이차전지 |
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ID=76862878
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|---|---|
| KR (1) | KR20210088172A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023033448A1 (ko) * | 2021-09-02 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 |
| WO2023136496A1 (ko) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 안전성이 향상된 파우치형 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 |
| EP4207441A4 (en) * | 2021-08-13 | 2024-08-07 | Lg Energy Solution Ltd | POUCH BAG FOR SECONDARY BATTERY AND POUCH TYPE SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000223087A (ja) | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | 薄型電池及びその製造方法 |
| KR100561284B1 (ko) | 2003-12-26 | 2006-03-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 파우치형 리튬 이차 전지 |
-
2020
- 2020-01-06 KR KR1020200001348A patent/KR20210088172A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000223087A (ja) | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | 薄型電池及びその製造方法 |
| KR100561284B1 (ko) | 2003-12-26 | 2006-03-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 파우치형 리튬 이차 전지 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4207441A4 (en) * | 2021-08-13 | 2024-08-07 | Lg Energy Solution Ltd | POUCH BAG FOR SECONDARY BATTERY AND POUCH TYPE SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME |
| WO2023033448A1 (ko) * | 2021-09-02 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 |
| WO2023136496A1 (ko) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 안전성이 향상된 파우치형 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 |
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