KR20210138300A - 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 - Google Patents
연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 전극리드가 일측 또는 양측으로 돌출되어 있는 전극조립체, 상기 전극조립체를 내부에 수용하는 전지케이스, 및 상기 전지케이스의 실링부 중 적어도 일부에 부가되는 연장 밀봉부재를 포함하고, 상기 전지케이스는 제1전지케이스 및 제2전지케이스로 구성되며, 상기 전지케이스의 실링부는, 상기 제1전지케이스와 제2전지케이스의 외주변이 열융착되어 형성되는 기본 실링부, 및 상기 연장 밀봉부재가 열융착되어 형성되는 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀에 대한 것이다.
Description
본원 발명은 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 상기 파우치형 전지셀의 실링부에 부착되어, 상기 실링부를 외측으로 더 연장시키는 효과를 발휘하는 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기 오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
상기 리튬 이차전지는 전지케이스의 형태에 따라 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀, 및 각형 전지셀로 분류되며, 그 중에서도 상기 파우치형 전지셀은 형태의 변형이 용이하고, 제조비용이 저렴하며 중량당 에너지밀도가 높은 장점이 있다.
일반적으로, 상기 파우치형 전지셀은 내부 접착층, 금속층 및 외부 수지층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체 수납부를 성형하고, 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납한 후, 상기 전극조립체 수납부의 외주변을 열융착 실링하여 밀봉한다.
그러나, 상기 열융착 실링을 하더라도, 상기 라미네이트 시트의 실링부 외주변에서 상기 금속층이 노출되는 바, 노출된 금속층이 전지셀 내외부에 있는 다른 부재와 전기적 접속 상태에 놓여 절연저항이 파괴되는 문제가 있다.
또한, 크기가 큰 파우치형 전지셀을 제조하기 위해 폭이 넓은 라미네이트 시트를 사용하고, 크기가 작은 파우치형 전지셀을 제조하기 위해 폭이 좁은 라미네이트 시트를 사용하는 바, 다양한 크기의 파우치형 전지셀을 제조하기 위해서는, 폭 사이즈가 다양한 여러 종류의 라미네이트 시트가 필요하다. 이는, 제조비용 증가 및 공정성 저하를 야기할 수 있다.
한편, 파우치형 전지셀은 전해액을 주액하는 과정에서 상기 전해액이 라미네이트 시트의 내측면에 묻는 일이 빈번하게 발생하는 바, 이로 인해 파우치형 전지셀의 밀봉력이 저하되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 특허문헌 1은 파우치의 외각부인 파우치 실링부 말단면이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위하여, 절연성 고분자 코팅부 또는 절연테이프를 부가한 파우치형 이차전지를 개시한다.
또한, 특허문헌 2는 파우치 케이스의 실링부 영역 중 전극탭이 인출되는 테라스 영역의 단부에 수분 침투를 방지하는 초소수성층이 형성된 이차전지를 개시한다.
상기 특허문헌 1과 상기 특허문헌 2의 전지셀들은 실링부 말단면이 노출되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하나, 일정한 폭 사이즈를 갖는 라미네이트 시트를 이용하여 다양한 크기의 파우치형 전지셀을 제조할 수 있는 기술을 전혀 개시하지 못하고 있다.
이에, 일정한 폭 사이즈를 갖는 라미네이트 시트를 사용하더라도 다양한 크기의 파우치형 전지셀의 제조가 가능하면서, 라미네이트 시트의 내부 접착층에 전해액이 묻더라도 밀봉력이 저하되지 않는 구조를 갖출 뿐 아니라, 라미네이트 시트의 금속층 노출에 의해 절연 파괴가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 파우치형 전지셀에 대한 기술 개발이 필요하다.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 다양한 크기를 갖는 파우치형 전지셀의 제조가 가능하고, 라미네이트 시트의 금속층이 노출되는 것을 방지할 수 있으면서, 실링부의 밀봉력을 향상시키도록 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 파우치형 전지셀은, 전극리드가 일측 또는 양측으로 돌출되어 있는 전극조립체, 상기 전극조립체를 내부에 수용하는 전지케이스 및 상기 전지케이스의 실링부 중 적어도 일부에 부가되는 연장 밀봉부재를 포함하고, 상기 전지케이스는 제1전지케이스 및 제2전지케이스로 구성되며, 상기 전지케이스의 실링부는, 상기 제1전지케이스와 제2전지케이스의 외주변이 열융착되어 형성되는 기본 실링부, 및 상기 연장 밀봉부재가 열융착되어 형성되는 연장 실링부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 연장 밀봉부재는, 상기 제1전지케이스의 외면에 부가되는 제1연장 밀봉부재와 상기 제2전지케이스의 외면에 부가되는 제2연장 밀봉부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 기본 실링부의 폭은, 상기 연장 밀봉부재가 부가된 실링부가 상기 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부 보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 연장 밀봉부재가 부가된 실링부에서 기본 실링부의 폭, 및 상기 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭의 합은 상기 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부의 폭과 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 연장 밀봉부재는 평면상 직사각형 형태이며, 상기 연장 밀봉부재의 길이는 상기 연장 밀봉부재의 길이 방향과 평행한 방향에 있는 상기 전지케이스의 외주변 길이와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 연장 밀봉부재는 평면상 직사각형 형태이며 연장 밀봉부재의 길이는 상기 연장 밀봉부재의 길이 방향과 평행한 방향에 있는 상기 전지케이스의 외주변 길이보다 길게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 기본 실링부는 전폭방향에 위치하는 제1전폭방향 실링부 및 제2전폭방향 실링부와, 전장방향에 위치하는 제1전장방향 실링부 및 제2전장방향 실링부를 포함하고, 상기 연장 밀봉부재는 상기 제1전장방향 실링부, 및 상기 제1전장방향 실링부와 연결된 상기 제1전폭방향 실링부 일부와 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가되도록 ㄷ자 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀은, 상기 제2전장방향 실링부, 및 상기 제2전장방향 실링부와 연결된 상기 제1전폭방향 실링부 일부와 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가되도록 ㄷ자 형태로 이루어진 연장 밀봉부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전폭방향 실링부 일부 및 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가된 상기 연장 밀봉부재는 상기 전지케이스 외측으로 돌출된 상기 전극리드에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법은,
(a) 전지케이스의 외주변 양측 외면에 한 쌍의 연장 밀봉부재를 배치하는 단계; 및
(b) 상기 연장 밀봉부재를 가압 및 가열하여 융착시키는 단계;
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법은, 상기 단계 (b)에서 융착된 상기 연장 밀봉부재의 잉여 부분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법에서, 상기 단계 (b)는 밀봉된 전지케이스 실링부의 외면에 상기 연장 밀봉부재를 배치한 상태에서 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법에서, 상기 단계 (a)의 전지케이스 외주변은 미실링 상태이고, 상기 미실링 상태의 전지케이스 외주변과 상기 연장 밀봉부재의 융착이 동시에 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법은, 상기 단계 (a) 이전에, 상기 연장 밀봉부재가 배치되는 상기 전지케이스 외주변을 통해 전해액을 주액할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 파우치형 전지셀의 외면에 연장 밀봉부재가 부가됨으로써, 폭이 좁은 기본 실링부를 포함하는 전지케이스의 밀봉력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 연장 밀봉부재가 부가됨으로써 전체 실링부가 연장되는 효과를 얻을 수 있기 때문에, 폭이 일정한 파우치형 전지케이스용 라미네이트 시트를 사용하더라도 다양한 크기의 파우치형 전지셀을 제조할 수 있다.
또한, 상기 연장 밀봉부재를 전해액을 주액하는 방향의 실링부 외면에 부가함으로써, 상기 전해액 주액 과정에서 상기 라미네이트 시트 내측면에 묻은 전해액에 의해 기본 실링부의 밀봉력이 저하되는 것을 보완할 수 있다.
또한, 서로 간에 열융착 되는 한 쌍의 연장 밀봉부재로 인해 상기 라미네이트 시트의 금속층이 노출되는 것을 방지할 수 있는 바, 절연성이 향상된 파우치형 전지셀을 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 정면도이다.
도 2는 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 정면도이다.
도 3은 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 4는 제4실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 5는 제5실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
도 7은 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
도 2는 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 정면도이다.
도 3은 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 4는 제4실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 5는 제5실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
도 7은 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
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.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 정면도이다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은 전극리드(101)가 서로 반대 방향인 양측으로 돌출되는 전극조립체를 전지케이스(110) 내부에 수용하고, 전지케이스(110)는 제1전지케이스(111)와 제2전지케이스(112)의 외주변이 열융착되어 밀봉된 기본 실링부(124)가 형성된다.
일측 외주변의 기본 실링부(124)의 외면에는 연장 밀봉부재(120)가 부가되며, 연장 밀봉부재(120)는 제1전지케이스(111)의 외면에 부가되는 제1연장 밀봉부재(121)와 제2전지케이스(112)의 외면에 부가되는 제2연장 밀봉부재(122)를 포함한다.
제1연장 밀봉부재(121)와 제2연장 밀봉부재(122)는 서로 간에 열융착되어 연장 실링부(127)를 형성하는 바, 연장 실링부(127)의 일부는 기본 실링부(124)와 중첩되고, 기본 실링부(124)와 중첩되지 않는 나머지 부분은 기본 실링부(124)로부터 외측으로 더 연장된다. 이와 같이, 연장 실링부(127)가 부가된 실링부는 실링부의 폭이 넓어지는 효과를 얻을 수 있는 바, 밀봉력이 향상될 수 있다.
상기 연장 밀봉부재는 외부 피복층과 접착층을 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 연장 밀봉부재의 외부 피복층은 라미네이트 시트의 외부 수지층과 동일한 소재로 이루어질 수 있는 바, 인장강도 및 내후성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착층은 라미네이트 시트의 내부 접착층과 동일한 소재로 이루어질 수 있는 바, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 파우치형 전지셀은 내부 접착층, 금속층 및 외부 수지층을 포함하는 라미네이트 시트에 드로잉 가공을 하여 전극조립체 수납부를 성형하는 방법으로 전지케이스를 제조한다. 이와 같이, 상기 라미네이트 시트를 사용하는 전지케이스는 수분이 전지케이스 내부로 유입되거나, 상기 금속층의 노출을 방지하여 부식 발생 및 절연파괴를 방지하기 위한 목적으로, 각형 캔이나 원통형 캔과 같이, 전해액 주액을 위한 관통구를 별도로 포함하지 않는다.
즉, 상기 파우치형 전지셀에 전해액을 주액하기 위하여, 상기 전지케이스 내부에 전극조립체를 수용하고 일측 외주변을 미실링하고, 이와 같이 미실링된 외주변을 통해 전해액을 주액한 후, 상기 미실링된 외주변을 열융착 방법으로 실링하여 밀봉한다.
이때, 전지케이스의 내측면에 묻은 전해액에 의해 내부 접착층의 접착력이 저하되는 결과, 파우치형 전지셀의 밀봉력이 문제될 수 있다.
이에, 본 발명과 같이, 전지케이스 외부에 연장 밀봉부재를 부가함으로써 접착력이 저하된 전지케이스의 밀봉 기능을 보완할 수 있다.
특히, 도 1에 도시된 제1실시예와 같이, 연장 밀봉부재(120)가 부가된 방향의 실링부로 전해액을 주액한 경우, 밀봉력 저하가 문제될 수 있는 바, 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부(124)의 폭(W1)과 연장 밀봉부재가 부가된 실링부의 기본 실링부(124)의 폭(W2)이 동일하더라도, 연장 밀봉부재(120)가 부가된 실링부는 기본 실링부(124)와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부(127)의 폭(W3)만큼 전체 실링부의 폭이 연장되는 바, 전지케이스의 밀봉력 저하를 방지할 수 있다.
파우치형 전지셀(100)에서, 연장 밀봉부재(120)는 평면상 직사각형 형태이며, 연장 밀봉부재(120)의 길이(H2)는 연장 밀봉부재의 길이(H2) 방향과 평행한 방향에 있는 전지케이스의 외주변 길이(H1)와 동일한 크기이다. 따라서, 상기에서 설명한 바와 같이 전지케이스의 밀봉력 저하를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 라미네이트 시트의 금속층이 노출되는 것을 방지하여 부식 발생을 억제하고 절연성을 확보할 수 있다.
일반적으로, 파우치형 전지셀은 상기 라미네이트 시트에 드로잉 가공을 하여 전극조립체 수납부를 성형하는 방법으로 전지케이스를 제조한다.
상기 파우치형 전지셀은 상기 전극조립체 수납부의 바닥을 넓게 하거나 깊이를 깊게 성형할 수 있는 바, 사용되는 디바이스의 출력 및 용량을 고려하여 다양한 크기의 파우치형 전지셀을 제조할 수 있다.
그러나, 상대적으로 작은 크기의 파우치형 전지케이스 제조용 라미네이트 시트를 이용하여 상대적으로 큰 크기의 파우치형 전지케이스를 제조하는 경우, 상기 전극조립체 수납부의 크기가 커짐에 따라 실링부의 폭이 줄어들게 되는 바, 밀봉력을 확보하기 어려운 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는 전지케이스의 외면에 연장 밀봉부재를 부가함으로써, 줄어든 실링부의 폭을 연장해주는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 연장 밀봉부재의 크기를 다르게 적용함으로써 일정한 크기의 라미네이트 시트를 이용하여 다양한 크기의 파우치형 전지셀을 제조할 수 있다.
이와 관련하여, 도 2는 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 정면도를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은 전극리드(201)가 서로 반대 방향인 양측으로 돌출되는 전극조립체를 전지케이스(210) 내부에 수용하고, 전지케이스(210)에는 제1전지케이스(211)와 제2전지케이스(212)의 외주변이 열융착되어 밀봉된 기본 실링부(224)가 형성된다.
일측 외주변의 기본 실링부(224)의 외면에는 연장 밀봉부재(220)가 부가되며, 연장 밀봉부재(220)는 제1전지케이스(211)의 외면에 부가되는 제1연장 밀봉부재(221)와 제2전지케이스(212)의 외면에 부가되는 제2연장 밀봉부재(222)를 포함한다.
제1연장 밀봉부재(221)와 제2연장 밀봉부재(222)는 서로 간에 열융착되어 연장 실링부(227)를 형성하는 바, 연장 실링부(227)의 일부는 기본 실링부(224)와 중첩되고, 기본 실링부(224)와 중첩되지 않는 나머지 부분은 기본 실링부(224)로부터 외측으로 더 연장된다.
파우치형 전지셀(200)은, 연장 밀봉부재(220)가 부가된 실링부의 기본 실링부의 폭(W2)은 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부의 폭(W1) 보다 작게 형성된다.
그러나, 연장 밀봉부재가 부가된 실링부에서 기본 실링부의 폭(W2), 및 기본 실링부(224)와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭(W3)의 합(W4)은, 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부의 폭(W1)과 동일한 크기로 이루어진다.
이와 같이, 연장 밀봉부재(120)가 부가됨으로써 실링부를 확장할 수 있는 바, 기본 실링부의 폭(W2)이 기본 실링부의 폭(W1) 보다 줄어듦에 따라 밀봉력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 파우치형 전지셀(200)에서, 연장 밀봉부재(220)는 평면상 직사각형 형태이며, 연장 밀봉부재(220)의 길이(H2)는 전지케이스 외주변 길이(H1)와 동일한 크기이다. 따라서, 상기에서 설명한 바와 같이 전지케이스의 밀봉력 저하를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 라미네이트 시트의 금속층이 노출되는 것을 방지하여 부식 발생을 억제하고 절연성을 확보할 수 있다.
도 3은 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 3의 파우치형 전지셀(300)은 전극리드(301)가 서로 반대 방향인 양측으로 돌출되는 전극조립체를 전지케이스 내부에 수용하고, 전지케이스는 외주변이 열융착되어 밀봉된 기본 실링부(324)가 형성된다.
기본 실링부가 형성된 외주변 중 일측 외주변에는 연장 밀봉부재(320)가 부가되어 연장 실링부(327)가 형성된다.
파우치형 전지셀(300)을 도 1에 도시된 파우치형 전지셀(100)과 비교할 때, 연장 밀봉부재(320)가 연장 밀봉부재(120)보다 상하 방향으로 길이가 더 길어진 형태인 점을 제외하고는 동일한 형태이다.
즉, 연장 밀봉부재(320)는 평면상 직사각형 형태이며, 연장 밀봉부재(320)의 길이(H2)는 연장 밀봉부재의 길이(H2) 방향과 평행한 방향에 있는 전지케이스의 외주변 길이(H1)보다 길게 형성된다.
이와 같은 경우, 연장 밀봉부재(320)의 상부 끝단과 하부 끝단에서 제1연장 밀봉부재와 제2연장 밀봉부재 간의 접착이 이루어지는 바, 전지케이스에 대한 연장 밀봉부재의 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 연장 밀봉부재의 폭 만큼 전극리드(301)가 돌출되는 방향 실링부 절단면에서 금속층의 노출을 방지할 수 있다.
도 4는 제4실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 파우치형 전지셀(400)은 전극리드(401)가 서로 반대 방향인 양측으로 돌출되는 전극조립체를 전지케이스 내부에 수용하고 있다. 기본 실링부(424)는 x축 방향과 평행한 전폭 방향에 위치하는 제1전폭방향 실링부(424a) 및 제2전폭방향 실링부와(424b)와, y축 방향과 평행한 전장방향에 위치하는 제1전장방향 실링부(424c) 및 제2전장방향 실링부(424d)를 포함하고, 연장 밀봉부재(420)는 제1전장방향 실링부(424c), 및 제1전장방향 실링부(424c)와 연결된 제1전폭방향 실링부(424a) 일부와 제2전폭방향 실링부(424b) 일부에 부가되도록 ㄷ자 형태이다. 따라서, ㄷ자 형태의 연장 실링부(427)가 형성된다.
또한, 제1전폭방향 실링부(424a) 일부 및 제2전폭방향 실링부(424b) 일부에 부가된 연장 밀봉부재는 전극 리드에 인접하도록 배치되는 바, 절연거리를 더욱 확보할 수 있는 장점이 있다.
파우치형 전지셀(400)은 도 1의 파우치형 전지셀과 같이 연장 밀봉부재(420)가 부가된 실링부의 기본 실링부(424)의 폭과, 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부(424)의 폭이 동일한 크기로 이루어진 형태이다. 그러나, 도 2에 도시한 것과 같이 연장 밀봉부재가 부가된 실링부의 기본 실링부의 폭이 나머지 실링부들의 기본 실링부의 폭보다 작은 형태일 수 있음은 물론이다.
도 5는 제5실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 파우치형 전지셀(500)은 도 4에 도시된 파우치형 전지셀(400)과 비교할 때, ㄷ자 형태로 이루어진 연장 밀봉부재(520)가 더 포함된 구조인 바, 연장 밀봉부재는(520)는 제2전장방향 실링부(524d), 제2전장 방향 실링부(524d)와 연결된 제1전폭방향 실링부(524a) 일부와 제2전폭방향 실링부(524b) 일부에 부가되도록 배치된다.
도 5에 도시된 2개의 연장 밀봉부재들(520)은 제1전폭방향 실링부(524a)와 제2전폭방향 실링부(524b)에서 전극리드(501)에 인접하게 배치되는 바, 전극리드가 돌출된 부분을 제외한 나머지 실링부의 외면 상에 부가된다. 따라서, 전지케이스의 실링부 절단면에서 금속층이 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 연장 밀봉부재들(520)의 열융착에 의해 연장 실링부(527)가 형성되는 바, 전극리드(501)가 돌출된 부분을 제외한 전지케이스 실링부 전체에서 밀봉력이 향상될 수 있다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정은, (a)와 같이 전지케이스의 네 방향 실링부 모두에 기본 실링부(624)가 형성된 전지케이스(610)의 일측 외주변의 상부 및 하부 양측 외면에 한 쌍의 연장 밀봉부재(620)를 배치하는 단계, 및 (b)와 같이 연장 밀봉부재(620)를 가압 및 가열하여 융착시키는 단계를 포함한다.
연장 밀봉부재(620)는 전지케이스(610)의 상면에 부가되는 제1연장 밀봉부재(621)와 전지케이스(610)의 하면에 부가되는 제2연장 밀봉부재(622)를 포함한다. 제1연장 밀봉부재(621)와 제2연장 밀봉부재(622)를 전지케이스 외면에 부가한 상태에서 화살표 방향과 같이 전지케이스 방향으로 양쪽에서 가압 및 가열하여 제1연장 밀봉부재(621)와 제2연장 밀봉부재(622)를 접착시켜서 연장 실링부(627)를 형성한다.
추가적으로, 도 6의 (c)와 같이, 연장 밀봉부재(620)의 잉여부(630)를 컷팅하여 제거할 수 있다.
다만, 컷팅 전 연장 밀봉부재(620)의 형태가 평면상 직사각형 형태로 한정되지 않으며, 도 4 및 도 5에 도시된 형태의 연장 밀봉부재가 부가될 수 있다. 또한, 파우치형 전지셀이 비정형적인 형태로 이루어질 수 있는 바, 파우치형 전지셀의 형태에 따라 다양한 형태로 잉여부가 컷팅될 수 있다.
또한, 도 6의 파우치형 전지셀의 제조과정에서 연장 밀봉부재는 파우치형 전지셀의 우측 외주변에 부가되는 바, 도 6의 (d)와 같이, 미실링 상태의 상기 우측 외주변을 통해 화살표 방향과 같이 전해액을 주액할 수 있다.
상기 전해액 주액 과정에서 미실링 상태의 상기 우측 외주변 내측면에 전해액이 묻어서 전지케이스의 접착력이 저하되더라도, 상기 연장 밀봉부재가 부가되어 실링부 면적이 증가하는 효과를 얻을 수 있는 바, 파우치형 전지셀의 밀봉력이 저하되는 것을 완화할 수 있다.
도 7은 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 제조과정이다.
도 7을 참조하면, (a)의 전지케이스(710)는 제1전지케이스(711)와 제2전지케이스(712)가 미실링 상태이고, 제1전지케이스(711)의 상면에 제1연장 밀봉부재(721)가 부가되고, 제2전지케이스(712)의 하면에 제2연장 밀봉부재(722)가 부가된다.
이후, (b)와 같이, 상기 미실링 상태의 전지케이스(710)의 제1전지케이스(711), 제2전지케이스(712), 제1연장 밀봉부재(721) 및 제2연장 밀봉부재(722)의 열융착이 네 방향 실링부에서 화살표 방향과 같이 동시에 진행된다. 따라서, 기본 실링부(724)와 연장 실링부(727)가 함께 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연장 밀봉부재가 부가된 실링부의 기본 실링부의 폭이 좁게 형성되는 경우, 상기와 같이 전지케이스와 연장 밀봉부재를 동시에 열융착하는 방법을 사용할 수 있으나, 이와 같은 경우라도, 전해액을 주액하기 위해 연장 밀봉부재의 일부를 미실링 상태로 남겨두고 전해액을 주액하고, 연장 밀봉부재에 대해 재실링을 진행할 수 있으며, 이후 (c)와 같이 잉여부(730)를 제거하여 파우치형 전지셀을 완성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명과 같이 연장 밀봉부재가 부가된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 따르면, 전지케이스 외면에 연장 밀봉부재를 부가함으로써 전지케이스의 부족한 면적을 보완할 수 있고, 실링부를 넓게 확보함으로써 밀봉력을 향상시킬 수 있으며, 라미네이트 시트의 금속층이 노출되는 것을 방지하여 절연성이 향상된 파우치형 전지셀을 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, 300, 400, 500: 파우치형 전지셀
101, 201, 301, 401, 501: 전극리드
110, 210, 610, 710: 전지케이스
111, 211, 711: 제1전지케이스
112, 212, 712: 제2전지케이스
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: 연장 밀봉부재
121, 221, 621, 721: 제1연장 밀봉부재
122, 222, 622, 722: 제2연장 밀봉부재
124, 224, 324, 424, 624, 724: 기본 실링부
127, 227, 327, 427, 527, 627, 727: 연장 실링부
424a, 524a: 제1전폭방향 실링부
424b, 524b: 제2전폭방향 실링부
424c, 524c: 제1전장방향 실링부
424d, 524d: 제2전장방향 실링부
630, 730: 잉여부
W1, W2: 기본 실링부의 폭
W3: 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭
W4: 기본 실링부의 폭, 및 상기 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭의 합
H1: 전지케이스의 외주변 길이
H2: 연장 밀봉부재의 길이
101, 201, 301, 401, 501: 전극리드
110, 210, 610, 710: 전지케이스
111, 211, 711: 제1전지케이스
112, 212, 712: 제2전지케이스
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: 연장 밀봉부재
121, 221, 621, 721: 제1연장 밀봉부재
122, 222, 622, 722: 제2연장 밀봉부재
124, 224, 324, 424, 624, 724: 기본 실링부
127, 227, 327, 427, 527, 627, 727: 연장 실링부
424a, 524a: 제1전폭방향 실링부
424b, 524b: 제2전폭방향 실링부
424c, 524c: 제1전장방향 실링부
424d, 524d: 제2전장방향 실링부
630, 730: 잉여부
W1, W2: 기본 실링부의 폭
W3: 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭
W4: 기본 실링부의 폭, 및 상기 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭의 합
H1: 전지케이스의 외주변 길이
H2: 연장 밀봉부재의 길이
Claims (14)
- 전극리드가 일측 또는 양측으로 돌출되어 있는 전극조립체;
상기 전극조립체를 내부에 수용하는 전지케이스; 및
상기 전지케이스의 실링부 중 적어도 일부에 부가되는 연장 밀봉부재;
를 포함하고,
상기 전지케이스는 제1전지케이스 및 제2전지케이스로 구성되며,
상기 전지케이스의 실링부는, 상기 제1전지케이스와 제2전지케이스의 외주변이 열융착되어 형성되는 기본 실링부, 및 상기 연장 밀봉부재가 열융착되어 형성되는 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 연장 밀봉부재는,
상기 제1전지케이스의 외면에 부가되는 제1연장 밀봉부재와 상기 제2전지케이스의 외면에 부가되는 제2연장 밀봉부재를 포함하는 파우치형 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 기본 실링부의 폭은,
상기 연장 밀봉부재가 부가된 실링부가 상기 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부 보다 작게 형성되는 파우치형 전지셀. - 제 3 항에 있어서, 상기 연장 밀봉부재가 부가된 실링부에서 기본 실링부의 폭, 및 상기 기본 실링부와 중첩되는 부분을 제외한 연장 실링부의 폭의 합은 상기 연장 밀봉부재가 부가되지 않은 실링부의 기본 실링부의 폭과 동일한 파우치형 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 연장 밀봉부재는 평면상 직사각형 형태이며,
상기 연장 밀봉부재의 길이는 상기 연장 밀봉부재의 길이 방향과 평행한 방향에 있는 상기 전지케이스의 외주변 길이와 동일한 크기로 형성되는 파우치형 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 연장 밀봉부재는 평면상 직사각형 형태이며,
상기 연장 밀봉부재의 길이는 상기 연장 밀봉부재의 길이 방향과 평행한 방향에 있는 상기 전지케이스의 외주변 길이보다 길게 형성되는 파우치형 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 기본 실링부는 전폭방향에 위치하는 제1전폭방향 실링부 및 제2전폭방향 실링부와, 전장방향에 위치하는 제1전장방향 실링부 및 제2전장방향 실링부를 포함하고,
상기 연장 밀봉부재는 상기 제1전장방향 실링부, 및 상기 제1전장방향 실링부와 연결된 상기 제1전폭방향 실링부 일부와 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가되도록 ㄷ자 형태로 이루어진 파우치형 전지셀. - 제 7 항에 있어서, 상기 제2전장방향 실링부, 및 상기 제2전장방향 실링부와 연결된 상기 제1전폭방향 실링부 일부와 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가되도록 ㄷ자 형태로 이루어진 연장 밀봉부재를 더 포함하는 파우치형 전지셀.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제1전폭방향 실링부 일부 및 상기 제2전폭방향 실링부 일부에 부가된 상기 연장 밀봉부재는 상기 전지케이스 외측으로 돌출된 상기 전극리드에 인접하게 배치되는 파우치형 전지셀.
- (a) 전지케이스의 외주변 양측 외면에 한 쌍의 연장 밀봉부재를 배치하는 단계; 및
(b) 상기 연장 밀봉부재를 가압 및 가열하여 융착시키는 단계;
를 포함하는 파우치형 전지셀의 제조방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 융착된 상기 연장 밀봉부재의 잉여 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는 파우치형 전지셀의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 밀봉된 전지케이스 실링부의 외면에 상기 연장 밀봉부재를 배치한 상태에서 진행되는 파우치형 전지셀의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 전지케이스 외주변은 미실링 상태이고, 상기 미실링 상태의 전지케이스 외주변과 상기 연장 밀봉부재의 융착이 동시에 진행되는 파우치형 전지셀의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (a) 이전에, 상기 연장 밀봉부재가 배치되는 상기 전지케이스 외주변을 통해 전해액을 주액하는 파우치형 전지셀의 제조방법.
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| KR1020200056461A KR20210138300A (ko) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 |
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| KR1020200056461A KR20210138300A (ko) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 |
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| KR20210138300A true KR20210138300A (ko) | 2021-11-19 |
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ID=78718025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200056461A KR20210138300A (ko) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 연장 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 |
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| Country | Link |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130139026A (ko) | 2012-06-12 | 2013-12-20 | 주식회사 엘지화학 | 비노출 실링부를 구비한 파우치형 전지 |
| KR20190084558A (ko) | 2018-01-08 | 2019-07-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
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2020
- 2020-05-12 KR KR1020200056461A patent/KR20210138300A/ko active Search and Examination
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130139026A (ko) | 2012-06-12 | 2013-12-20 | 주식회사 엘지화학 | 비노출 실링부를 구비한 파우치형 전지 |
| KR20190084558A (ko) | 2018-01-08 | 2019-07-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
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