KR20220017669A - Pouch-type Battery Cell and Method for Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀의 제조 방법에 대한 것으로, 구체적으로, 전지케이스에 부착된 가스 포집부를 이용하여 내부 가스를 배출할 수 있는 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to a pouch-type battery cell and a method for manufacturing the pouch-type battery cell, and specifically, to a pouch-type battery cell capable of discharging internal gas using a gas collecting unit attached to a battery case and a method for manufacturing the same will be.
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.Lithium secondary batteries that can be charged and discharged are widely used as an energy source for wireless mobile devices or wearable devices worn on the body, as well as existing gasoline and diesel vehicles that cause air pollution. It is also used as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc.
상기 리튬 이차전지는 금속 캔형 케이스를 포함하는 각형 전지셀과 원통형 전지셀, 및 라미네이트 시트로 성형된 케이스를 포함하는 파우치형 전지셀로 구분될 수 있는데, 이들 가운데, 형태 변형이 용이하고, 수납 및 적층시 에너지밀도를 높일 수 있는 장점으로 인해 파우치형 전지셀이 많이 이용된다.The lithium secondary battery can be divided into a prismatic battery cell including a metal can-type case, a cylindrical battery cell, and a pouch-type battery cell including a case molded from a laminate sheet, among which, shape deformation is easy, storage and Due to the advantage of increasing the energy density during stacking, pouch-type battery cells are often used.
일반적인 파우치형 전지셀의 제조 방법은, 전극조립체를 전해액과 함께 파우치에 수납하는 패키징 공정, 활성화(formation) 공정, 탈기 공정, 패키징된 전지셀을 일정한 시간 동안 숙성하는 숙성(aging) 공정 등으로 이루어지고, 경우에 따라 상기 활성화 공정과 탈기 공정은 2회 이상 진행될 수도 있다.A general method for manufacturing a pouch-type battery cell includes a packaging process for accommodating an electrode assembly in a pouch together with an electrolyte, an activation process, a degassing process, and an aging process for aging the packaged battery cell for a certain time. In some cases, the activation process and the degassing process may be performed two or more times.
상기 탈기 공정을 진행하기 위하여, 진공 챔버에 넣은 전지셀의 일부를 절개하고 상기 진공 챔버 내부를 감압하면, 전지셀 내부 가스가 상기 진공 챔버 내부로 배출된다. 이와 같이 진공 챔버를 이용해 탈기 공정을 수행하기 위하여, 상기 진공 챔버 내부 공간 전체를 미리 정해진 진공압까지 감압시켜야 하는데, 이와 같은 과정에는 고비용이 필요한 문제가 있다.In order to perform the degassing process, when a part of the battery cell placed in the vacuum chamber is cut and the inside of the vacuum chamber is depressurized, the gas inside the battery cell is discharged into the vacuum chamber. In order to perform the degassing process using the vacuum chamber as described above, the entire inner space of the vacuum chamber must be reduced to a predetermined vacuum pressure, but such a process requires high cost.
상기 탈기 공정의 다른 예로서, 나이프 등을 이용하여 전지셀에 가스 배출구를 만들고, 진공 라인과 연결된 진공 패드를 상기 가스 배출구에 부착시키고 진공압을 이용하여 가스를 제거할 수 있다.As another example of the degassing process, a gas outlet may be made in the battery cell using a knife or the like, a vacuum pad connected to a vacuum line may be attached to the gas outlet, and gas may be removed using vacuum pressure.
그러나, 이와 같은 탈기 공정을 사용하는 경우, 순간적으로 가해지는 진공압으로 인해 전지셀의 가스 배출 통로가 좁아지면서 전지셀 내부에 존재하는 가스가 완벽하게 배출되지 못하는 문제가 있다.However, when using such a degassing process, there is a problem in that the gas present in the battery cell is not completely discharged as the gas discharge passage of the battery cell is narrowed due to the instantaneous vacuum pressure.
또한, 별도의 가스 포집부가 없는 경우에는 감압에 의해 파우치형 전지케이스의 상부 및 하부가 더욱 밀착되기 때문에, 전극조립체 수납부에서 진공 패드까지 가스가 이동되는 통로를 확보하기 어렵다.In addition, in the absence of a separate gas collecting unit, since the upper and lower portions of the pouch-type battery case are more closely contacted by decompression, it is difficult to secure a passage through which the gas moves from the electrode assembly accommodating unit to the vacuum pad.
이에, 특허문헌 1은, 전극조립체가 수납되는 제1수용부와 상기 제1수용부에서 발생한 가스가 포집되는 제2수용부를 포함하는 파우치를 개시하고, 진공압을 발생하는 진공펌프, 진공압을 일정하게 유지하는 버퍼탱크, 진공압을 조절하여 공급하는 스로틀밸브, 파우치의 가스 및 전해액을 흡인하는 진공패드, 및 진공게이지와 스로틀밸브의 개방량을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 가스 제거 장치를 개시한다..Accordingly, Patent Document 1 discloses a pouch including a first accommodating part in which an electrode assembly is accommodated and a second accommodating part in which the gas generated in the first accommodating part is collected, and a vacuum pump for generating vacuum pressure, a vacuum pressure Disclosed is a gas removal device comprising a buffer tank maintaining constant, a throttle valve for supplying by adjusting the vacuum pressure, a vacuum pad for sucking gas and electrolyte from the pouch, and a controller for controlling the opening amount of the vacuum gauge and the throttle valve ..
상기 특허문헌 1은 파우치로 인가된 진공압에 의해 제2수용부에 포집된 가스를 흡인함과 동시에 제1수용부에 과주입된 전해액도 함께 흡인하는 기능을 개시하고 있는 바, 가스 배출과 함께 전해액이 토출되는 것을 방지하지 못하고 있다.The Patent Document 1 discloses a function of sucking the gas collected in the second accommodating part by the vacuum pressure applied to the pouch and at the same time sucking the electrolyte solution over-injected into the first accommodating part as well. Electrolyte is not prevented from being discharged.
특허문헌 2는 1차 디개싱 단계로서, 제1진공패드 및 제2진공패드를 파우치 연장부의 일면 및 타면에 각각 배치하고, 상기 연장부에 가스홀을 천공한 후 상기 제1진공패드 및 제2진공패드를 이용하여 이차 전지의 내부 가스를 진공 흡입해 외부로 배출하는 단계를 개시한다.Patent Document 2 is a first degassing step, in which a first vacuum pad and a second vacuum pad are respectively disposed on one surface and the other surface of a pouch extension part, a gas hole is drilled in the extension part, and then the first vacuum pad and the second vacuum pad A step of vacuuming the internal gas of the secondary battery by using a vacuum pad and discharging it to the outside begins.
상기 특허문헌 2와 같이, 연장부에 형성된 가스홀을 통해 진공패드로 진공 흡입하는 경우에는, 상기 진공패드 내부 공간이 전해액으로 오염될 수 있는 문제가 있다.As in Patent Document 2, when vacuum is sucked into the vacuum pad through the gas hole formed in the extension part, there is a problem that the inner space of the vacuum pad may be contaminated with the electrolyte.
따라서, 파우치형 전지셀의 탈기 과정에서, 전극조립체 수납부에 있는 전해액이 가스와 함께 배출되는 것을 방지할 뿐 아니라, 진공패드의 내부 공간이 전해액으로 오염되는 것도 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, in the degassing process of the pouch-type battery cell, the need for a technology that can prevent the electrolyte solution in the electrode assembly receiving part from being discharged together with the gas, and also preventing the internal space of the vacuum pad from being contaminated with the electrolyte solution. the situation is high.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 전지셀의 내부 가스를 배출하는 과정에서, 전해액이 가스와 함께 배출되는 것을 최소화하고, 가스가 배출되는 부분이 전해액에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and in the process of discharging the internal gas of the pouch-type battery cell, minimizes the discharge of the electrolyte together with the gas, and prevents the part from which the gas is discharged from being contaminated by the electrolyte An object of the present invention is to provide a pouch-type battery cell that can be used and a method for manufacturing the pouch-type battery cell.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 파우치형 전지셀은, 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하기 위한 수납부와 가스 포집부가 형성된 전지케이스, 및 상기 가스 포집부에 부착되어 있고, 상기 전지케이스 내부 가스를 배출하기 위한 개폐부를 포함할 수 있다.The pouch-type battery cell according to the present invention for achieving this object is attached to an electrode assembly, a battery case having a housing and a gas collecting part for accommodating the electrode assembly, and the gas collecting part, and is attached to the inside of the battery case It may include an opening/closing part for discharging gas.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에서, 상기 전지케이스는 외주변에서 서로 간에 열융착되는 제1케이스 및 제2케이스를 포함하고, 상기 제1케이스 및 제2케이스는 동일한 위치에 동일한 형태로 이루어진 가스 포집부가 형성될 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the battery case includes a first case and a second case that are heat-sealed to each other on the outer periphery, and the first case and the second case are gas formed in the same shape at the same location. A collecting unit may be formed.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 가스 포집부는 2단으로 돌출된 단차 구조로 형성될 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the gas collecting part may be formed in a stepped structure protruding in two stages.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 가스 포집부는 상기 수납부에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태로 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the gas collecting part may be formed in a structure protruding in a trapezoidal shape in which the width becomes narrower as the distance from the receiving part increases.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 개폐부는, 상기 전지케이스의 가스 포집부에 결합되는 결합부, 상기 결합부에서 상향 연장되는 가스배기부, 및 상기 가스 배기부의 내측 끝단에 위치하는 마개부를 포함할 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the opening/closing part includes a coupling part coupled to the gas collection part of the battery case, a gas exhaust part extending upward from the coupling part, and a stopper located at an inner end of the gas exhaust part may include wealth.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 개폐부는 제1고분자 수지층, 금속층 및 제2고분자 수지층으로 구성될 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the opening and closing part may be composed of a first polymer resin layer, a metal layer, and a second polymer resin layer.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 제1고분자 수지층 및 제2고분자 수지층은 폴리프로필렌이고, 상기 금속층은 알루미늄일 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the first polymer resin layer and the second polymer resin layer may be polypropylene, and the metal layer may be aluminum.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 결합부는 상기 가스 포집부의 내측에 삽입된 형태로 결합될 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, the coupling part may be coupled in a form inserted inside the gas collecting part.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 가스 배기부에 진공 호스가 삽입되면, 상기 마개부가 개방되면서 가스가 배출될 수 있다.In the pouch-type battery cell according to the present invention, when a vacuum hose is inserted into the gas exhaust unit, the stopper may be opened and gas may be discharged.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지셀을 제조하는 방법을 제공하는 바, 구체적으로, (a) 라미네이트 시트에 수납부와 가스 포집부를 성형하여 제1케이스 및 제2케이스를 제조하는 단계, (b) 상기 가스 포집부에 개폐부를 결합하는 단계, (c) 상기 수납부에 전극조립체를 수납하고 상기 제1케이스 및 제2케이스의 외주변을 밀봉하여 파우치형 전지셀을 제조하는 단계, (d) 상기 파우치형 전지셀을 활성화하는 단계, 및 (e) 상기 파우치형 전지셀 내부의 가스를 배출하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention also provides a method for manufacturing the pouch-type battery cell, specifically, (a) manufacturing a first case and a second case by molding a receiving part and a gas collecting part on a laminate sheet, (b) ) coupling the opening and closing part to the gas collecting part, (c) accommodating the electrode assembly in the accommodating part and sealing the outer periphery of the first case and the second case to manufacture a pouch-type battery cell, (d) It may include activating the pouch-type battery cell, and (e) discharging the gas inside the pouch-type battery cell.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조 방법에 있어서, 상기 (e) 단계는 상기 개폐부에 진공 호스를 삽입하면, 마개부가 개방되면서 가스가 배출되는 과정으로 진행될 수 있다.In the method of manufacturing a pouch-type battery cell according to the present invention, step (e) may proceed as a process in which a gas is discharged while the stopper is opened when a vacuum hose is inserted into the opening and closing part.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 제조 방법에 있어서, 상기 가스 포집부는 상기 제1케이스 및 상기 제2케이스가 대면하는 위치에 동일한 형태로 형성될 수 있다.In the method for manufacturing a pouch-type battery cell according to the present invention, the gas collecting part may be formed in the same shape at a position where the first case and the second case face each other.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 파우치형 전지셀은 가스를 수용할 수 있는 가스 포집부가 전극조립체를 수납하는 수납부와 인접하게 형성된 전지케이스를 포함하는 바, 상기 수납부 내에서 발생한 가스가 상기 가스 포집부로 쉽게 이동할 수 있다.As described above, the pouch-type battery cell according to the present invention includes a battery case in which a gas collecting unit capable of accommodating gas is formed adjacent to a receiving unit accommodating the electrode assembly, and the gas generated in the receiving unit is It can be easily moved to the gas collecting unit.
또한, 상기 가스 포집부는 외측으로 돌출된 형태로 이루어지기 때문에, 탈기 과정이 진행되기까지 상기 가스 포집부에서 많은 양의 가스를 수용할 수 있다.In addition, since the gas collection unit is formed in a shape protruding to the outside, a large amount of gas can be accommodated in the gas collection unit until the degassing process is performed.
상기 파우치형 전지셀에 포함되는 개폐부는, 닫힌 상태에서는 외부 물질의 유입을 차단할 수 있고, 진공 호스가 삽입되면 개방되어 가스를 배출할 수 있다.The opening/closing part included in the pouch-type battery cell may block the inflow of external substances in a closed state, and may be opened when a vacuum hose is inserted to discharge gas.
상기 개폐부는 고분자 수지층을 포함하기 때문에 전지케이스의 내측면에 부착이 가능하고, 상기 고분자 수지층 사이에 금속층이 배치되는 바, 외부 물질이 파우치형 전지셀 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.Since the opening/closing part includes a polymer resin layer, it can be attached to the inner surface of the battery case, and a metal layer is disposed between the polymer resin layers, so that an external material can be blocked from flowing into the pouch-type battery cell.
또한, 진공 호스가 상기 가스 포집부 내부로 직접 삽입되기 때문에, 가스 배출 통로에서 진공 상태가 해제되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, since the vacuum hose is directly inserted into the gas collecting part, it is possible to prevent the problem of the vacuum being released from the gas discharge passage.
도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 파우치형 전지셀들의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 개폐부의 사시도이다.
도 5는 도 4의 개폐부가 개방되는 과정을 나타내는 수직 단면도이다.
도 6은 가스 포집부에 부착된 개폐부가 개방되는 과정을 나타내는 수직 단면도이다.1 is a perspective view of a pouch-type battery cell according to an embodiment.
2 is a perspective view of a pouch-type battery cell according to another embodiment.
3 is a side view of the pouch-type battery cells shown in FIGS. 1 and 2 .
4 is a perspective view of an opening and closing part according to the present invention.
5 is a vertical cross-sectional view illustrating a process in which the opening/closing part of FIG. 4 is opened.
6 is a vertical cross-sectional view illustrating a process in which the opening/closing unit attached to the gas collecting unit is opened.
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.Hereinafter, embodiments in which those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the principle of operation of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
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.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when it is said that a certain part is connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.In addition, descriptions that limit or add elements may be applied to all inventions unless there are special limitations, and are not limited to specific inventions.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다. Also, throughout the description and claims of the present application, the singular includes the plural unless otherwise indicated.
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. Also, throughout the description and claims herein, "or" is intended to include "and" unless stated otherwise. Therefore, "comprising A or B" means all three cases including A, including B, or including A and B.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.In addition, all numerical ranges include the values at both ends and all intermediate values therebetween, unless expressly stated otherwise.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described along with detailed examples according to the drawings.
도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도이다.1 is a perspective view of a pouch-type battery cell according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 전지셀은 전극조립체를 수용하기 위한 수납부(120)와 가스 포집부(130)가 형성된 전지케이스(110), 및 가스 포집부(130)에 부착되어 있고, 전지케이스 내부 가스를 배출하기 위한 개폐부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the pouch-type battery cell according to the present invention is attached to a
전극조립체는 전극리드(101)가 서로 다른 반대 방향으로 돌출된 양방향 전극조립체를 도시하고 있으나, 이와 달리 일측 방향으로 양극리드 및 음극리드가 함께 돌출되는 단방향 전극조립체를 사용할 수 있다.Although the electrode assembly shows a bidirectional electrode assembly in which the electrode lead 101 protrudes in opposite directions, a unidirectional electrode assembly in which a positive electrode lead and a negative electrode lead protrude together in one direction can be used.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지케이스는 외부 수지층, 공기 및 수분차단성의 금속층, 및 열융착성의 내부 수지층이 적층된 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.In one preferred example, the battery case may be made of a laminate sheet in which an outer resin layer, a metal layer having air and moisture barrier properties, and an inner resin layer having heat sealing properties are laminated.
상기 외부 수지층은 외부 환경에 대해 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성이 필요하다. 예를 들어, 상기 외부 수지층은 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다.Since the outer resin layer must have excellent resistance to the external environment, tensile strength and weather resistance above a predetermined level are required. For example, the outer resin layer may include polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), or stretched nylon.
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 있다.Aluminum (Al) or an aluminum alloy may be used for the metal layer to exhibit a function of improving the strength of the battery case in addition to the function of preventing the inflow of foreign substances such as gas and moisture or the leakage of the electrolyte.
상기 내부 수지층은 열융착성을 가지고, 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 수지층은 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.The inner resin layer has heat-sealing properties, has low hygroscopicity to the electrolyte, and a polymer resin that does not expand or erode by the electrolyte may be used. For example, the inner resin layer may be formed of a non-stretched polypropylene film (CPP).
전지케이스(110)는 외주변에서 서로 간에 열융착되는 제1케이스(111) 및 제2케이스(112)를 포함하고, 제1케이스(111) 및 제2케이스(112)는 동일한 위치에 동일한 형태로 이루어진 가스 포집부(130)가 형성되어 있다.The
리튬 이차전지는 충방전 과정에서 전극조립체와 전해액과의 부반응에 의해 가스가 발생하여 전지케이스가 팽창하게 된다. 이는, 전지셀의 형태 변형을 야기하고 전지셀의 안전성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 전지셀의 조립이 완성되기 이전에 상기 가스를 배출하는 과정을 진행한다.In a lithium secondary battery, gas is generated due to a side reaction between the electrode assembly and the electrolyte during charging and discharging, and the battery case expands. This may cause a shape change of the battery cell and affect the safety of the battery cell. Therefore, the process of discharging the gas is performed before the assembly of the battery cell is completed.
그러나, 가스가 배출되기 전에는 전지케이스 내에서 가스를 수용할 수 있는 공간이 필요하다. 이에, 본 발명은 전지케이스(110)에서 외측으로 돌출된 형태로 이루어진 가스 포집부(130)를 포함한다.However, before the gas is discharged, a space for accommodating the gas in the battery case is required. Accordingly, the present invention includes the
따라서, 가스를 수용할 수 있는 충분한 공간을 제1케이스(111)와 제2케이스(112) 사이에서 확보할 수 있다.Accordingly, a sufficient space for accommodating the gas may be secured between the
또한, 수납부(120)에서 형성된 가스가 가스 포집부(130)로 쉽게 이동하기 위하여, 수납부(120)와 가스 포집부(130)의 거리를 가깝게 형성하는 것이 바람직한 바, 본 발명의 가스 포집부(130)는, 수납부(120) 주변에 형성되는 실링부의 폭을 고려하여, 상기 실링부의 폭 만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다.In addition, in order for the gas formed in the
하나의 구체적인 예에서, 도 1에 도시된 가스 포집부(130)는 2단으로 돌출된 단차 구조로 형성된다. 도 1에는 상기 단차 구조로서 평면상 직사각형 형태로 돌출된 형태를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 단차 구조는 평면상 원형, 타원형, 또는 다각형이 돌출된 형태일 수 있고, 또는, 1단과 2단의 돌출 구조의 형태가 다른 형태로 형성될 수 있다.In one specific example, the
또한, 2단의 단차 구조로 이루어진 가스 포집부(130)에서 외측으로 돌출된 돌출부 상에 개폐부(140)가 부착되어 있는 바, 가스를 제거하기 위하여 개폐부(140)에 진공 호스를 삽입할 때, 진공 호스가 어느 정도 깊이 삽입될 수 있다. 따라서, 가스 배출시 전해액에 의해 가스 포집부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the opening/
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도이다.2 is a perspective view of a pouch-type battery cell according to another embodiment.
도 2를 참조하면, 파우치형 전지셀은 전극조립체를 수용하기 위한 수납부(220)와 가스 포집부(230)가 형성된 전지케이스(210), 및 가스 포집부(230)에 부착되어 있고, 전지케이스 내부 가스를 배출하기 위한 개폐부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the pouch-type battery cell is attached to a
가스 포집부(230)는 수납부(220)에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태가 돌출된 구조로 이루어진다.The
이와 같이, 수납부(220)에 인접한 부분의 폭이 넓은 가스 포집부(230)를 사용하는 경우에는, 수납부(220)에서 발생한 가스가 가스 포집부(230)로 이동하는 통로를 넓게 확보할 수 있는 장점이 있다.In this way, when the
개폐부(240)는 가스 포집부(230)의 사다리꼴 평면 중심부에 배치될 수 있으며, 진공 호스를 개폐부에 삽입한 상태에서 진공 감압하는 방법으로 가스 포집부에 포집된 가스를 배출할 수 있다.The opening/
도 2에 도시된 파우치형 전지셀에서, 전극조립체 및 전지케이스에 대한 설명은 상기 도 1의 설명에 기재한 내용을 동일하게 적용할 수 있으므로, 생략한다.In the pouch-type battery cell shown in FIG. 2 , the description of the electrode assembly and the battery case is omitted because the contents described in the description of FIG. 1 can be equally applied.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 파우치형 전지셀들의 측면도이다.3 is a side view of the pouch-type battery cells shown in FIGS. 1 and 2 .
도 3을 참조하면, (a)는 도 1의 파우치형 전지셀의 측면도이고, (b)는 도 2의 파우치형 전지셀의 측면도이다.Referring to FIG. 3 , (a) is a side view of the pouch-type battery cell of FIG. 1 , and (b) is a side view of the pouch-type battery cell of FIG. 2 .
도 3의 (a)와 (b)는 제1케이스(111, 211)와 제2케이스(112, 212) 각각에 가스 포집부(130, 230)가 형성되고, 각각의 가스 포집부(130, 230)에 개폐부(140, 240)가 부착된 상태를 도시하고 있다.3 (a) and (b) show the first case (111, 211) and the second case (112, 212), respectively, the gas collecting unit (130, 230) is formed, each of the gas collecting unit (130, The state in which the opening and closing
그러나, 이와 달리, 개폐부(140, 240)는 제1케이스(111, 211)와 제2케이스(112, 212) 중 어느 하나에만 부착될 수 있음은 물론이다.However, it goes without saying that the opening/
도 4는 본 발명에 따른 개폐부의 사시도이고, 도 5는 도 4의 개폐부가 개방되는 과정을 나타내는 수직 단면도이다.4 is a perspective view of the opening/closing unit according to the present invention, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view illustrating a process in which the opening/closing unit of FIG. 4 is opened.
도 4와 도 5를 참조하면, 개폐부(140)는 도 1에 도시된 개폐부(140)로서, 동일한 도면부호를 사용한다. 개폐부(140)는 전지케이스의 가스 포집부에 결합되는 결합부(141), 결합부(141)에서 상향 연장되는 가스배기부(142), 및 가스 배기부(142)의 내측 끝단에 위치하는 마개부(143)를 포함한다.4 and 5 , the opening/
가스배기부(142)는 외측 끝단은 개방되고, 내측 끝단은 마개부(143)가 배치된다. 개폐부(140) 전체는 제1고분자 수지층(141a), 금속층(141b) 및 제2고분자 수지층(141c)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.The
금속층(141b)의 양측면 각각에 제1고분자 수지층(141a) 또는 제2고분자 수지층(141c)이 배치되고, 제1고분자 수지층(141a)과 제2고분자 수지층(141c)은 열용융성 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 따라서, 개폐부(140)를 전지케이스에 부착하기 위하여, 결합부(141)가 가스 포집부의 내측에 위치하도록 배치한 상태에서, 결합부와 가스 포집부의 접촉면을 가열하는 방법을 사용할 수 있다.A first
즉, 제1고분자 수지층(141a)이 가스 포집부의 내부 수지층과 열융착될 수 있다.That is, the first
이와 같이 가스 포집부에 결합될 수 있도록 제1고분자 수지층과 제2고분자 수지층은 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴링염화비닐로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상세하게는, 폴리프로필렌일 수 있으며, 더욱 상세하게는 경질 폴리프로필렌일 수 있다.The first polymer resin layer and the second polymer resin layer may be, for example, at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyvinyl chloride to be coupled to the gas collection unit, in detail , may be polypropylene, and more specifically, may be rigid polypropylene.
금속층(141b)은 수분 등이 전지케이스 내부로 침투하는 것을 방지하고 전지케이스의 강성을 확보하기 위한 부분으로서, 예를 들어, 성형성이 우수한 알루미늄을 사용할 수 있다.The metal layer 141b is a part for preventing moisture, etc. from penetrating into the battery case and securing the rigidity of the battery case, and for example, aluminum having excellent formability may be used.
도 5를 참조하면, 개폐부(140)의 마개부(143)는 변형되지 않는 고정부(143a)와 변형부(143b)로 구성되고, 전체적으로 하향 볼록한 아치 구조로 이루어진다.Referring to FIG. 5 , the
변형부(143b)가 고정부(143a)보다 내측에 배치되기 때문에, 전지셀 내부에 가스가 발생하여 가스 포집부의 내압이 증가하는 경우, 전지셀 내부 압력이 전지셀 외부 압력보다 높기 때문에 변형부(143b)는 도 5의 (a)와 같이 고정부(143a)와 접촉된 상태를 유지한다. 즉, 개폐부가 닫힌 상태이다.Since the
그러나, 도 5의 (b)와 같이 전지셀 내부 가스를 배출하기 위하여, 진공 호스(148)가 개폐부(140)에 삽입되어 가스 배기부(142)를 통과하면서 마개부(143)의 변형부(143b)를 밀면서 가스 포집부 내부로 삽입될 수 있다. 이 때 가스 포집부 내부는 외부와 진공 호스(148)를 통해 연통되는 상태가 되는 바, 진공 호스(148)를 통해 가스 배출이 이루어질 수 있다.However, in order to discharge the gas inside the battery cell as shown in (b) of FIG. 5 , the
도 6은 가스 포집부에 부착된 개폐부가 개방되는 과정을 나타내는 수직 단면도이다.6 is a vertical cross-sectional view illustrating a process in which the opening/closing unit attached to the gas collecting unit is opened.
도 6은 제1케이스(211)에 형성된 가스 포집부(230)에만 개폐부가 부가된 상태를 도시하고 있다.FIG. 6 illustrates a state in which an opening/closing unit is added only to the
개폐부는 제1케이스(211)의 내부 수지층과 결합부(241)가 결합된 상태이며 전지케이스의 외주변을 열융착 실링하기 전 단계에서 개폐부가 배치될 위치에 관통구가 형성되고 개폐부를 배치하는 것이 바람직하다.The opening and closing part is a state in which the internal resin layer of the
또는, 개폐부는 금속층을 중심으로 제1고분자 수지층과 제2고분자 수지층이 열용융성 수지로 이루어질 수 있는 바, 도 6에 도시된 바와 달리, 개폐부가 제1케이스의 외부 수지층과 결합될 수 있다.Alternatively, the opening/closing unit may be formed of a heat-meltable resin with the first polymer resin layer and the second polymer resin layer as the center of the metal layer, and unlike that shown in FIG. 6, the opening/closing unit may be combined with the external resin layer of the first case. can
(a)와 같이 진공 호스(248)가 삽입되기 전에는 마개부(243)는 닫힌 상태를 유지함으로써 전지셀의 밀봉 상태가 유지되나, (b)와 같이 진공 호스(248)가 삽입되면서 마개부(243)를 밀면서 들어가기 때문에, 마개부(243)가 개방된다.As shown in (a), before the
진공 호스를 삽입한 상태에서 전지셀 내부의 진공 상태가 유지될 수 있고, 진공 호스를 통해서만 가스 배출이 이루어질 수 있도록, 마개부(243)의 개방 면적은 진공 호스(248)의 직경과 대응되는 크기인 것이 바람직하다.The open area of the
이와 같이, 진공 호스를 삽입하여 가스를 배출하는 경우에는, 상기 진공 호스를 가스 포집부 내측으로 삽입할 수 있기 때문에, 가스 배출과 함께 전해액이 토출되더라도, 상기 전해액이 상기 가스 포집부의 외면에는 묻지 않게 된다.In this way, when the vacuum hose is inserted to discharge gas, since the vacuum hose can be inserted into the gas collection unit, even if the electrolyte is discharged along with the gas discharge, the electrolyte does not stick to the outer surface of the gas collection unit do.
따라서, 종래에 진공 패드를 사용하여 탈기 과정을 진행하는 경우, 상기 진공 패드를 가스 포집부에서 제거하면, 상기 가스 포집부 외면은 잔여 전해액에 의해 오염이 되고, 이와 같은 잔여 전해액은 후공정에서 사용되는 장비에 의해 오염이 확산될 수 있는 문제가 있었으나, 본 발명의 경우, 가스 포집부 외면에 전해액이 묻는 것을 차단할 수 있는 바, 전해액의 오염이 확산되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, in the case of performing a degassing process using a conventional vacuum pad, when the vacuum pad is removed from the gas collecting part, the outer surface of the gas collecting part is contaminated by the residual electrolyte, and the residual electrolyte is used in the subsequent process Although there is a problem that contamination may be spread by the equipment being used, in the present invention, it is possible to prevent the electrolyte from being deposited on the outer surface of the gas collection unit, thereby preventing the spread of contamination of the electrolyte.
본 발명에 따른 파우치형 전지셀을 제조하기 위하여, (a) 라미네이트 시트에 수납부와 가스 포집부를 성형하여 제1케이스 및 제2케이스를 제조하는 단계, (b) 상기 가스 포집부에 개폐부를 결합하는 단계, (c) 상기 수납부에 전극조립체를 수납하고 상기 제1케이스 및 제2케이스의 외주변을 밀봉하여 파우치형 전지셀을 제조하는 단계, (d) 상기 파우치형 전지셀을 활성화하는 단계, 및 (e) 상기 파우치형 전지셀 내부의 가스를 배출하는 단계를 포함할 수 있다.In order to manufacture the pouch-type battery cell according to the present invention, (a) manufacturing the first case and the second case by molding the receiving part and the gas collecting part on a laminate sheet, (b) coupling the opening and closing parts to the gas collecting part (c) accommodating the electrode assembly in the accommodating part and sealing the outer periphery of the first case and the second case to manufacture a pouch-type battery cell, (d) activating the pouch-type battery cell , and (e) discharging the gas inside the pouch-type battery cell.
상기 개폐부는, 상기 전지케이스의 가스 포집부에 결합되는 결합부, 상기 결합부에서 상향 연장되는 가스 배기부, 및 상기 가스 배기부의 내측 끝단에 위치하는 마개부를 포함한다.The opening and closing part includes a coupling part coupled to the gas collection part of the battery case, a gas exhaust part extending upward from the coupling part, and a stopper located at an inner end of the gas exhaust part.
상기 (b) 단계는, 가스 상기 가스 포집부의 내측면에 상기 개폐부의 결합부가 부착되도록 결합될 수 있다.In the step (b), the gas may be coupled such that the coupling part of the opening and closing part is attached to the inner surface of the gas collection part.
상기 (e) 단계는 상기 개폐부에 진공 호스를 삽입하면, 마개부가 개방되면서 가스가 배출되는 과정으로 진행될 수 있다.In step (e), when a vacuum hose is inserted into the opening/closing part, the stopper may be opened and the gas may be discharged.
상기 가스 포집부는 상기 제1케이스 및 상기 제2케이스가 대면하는 위치에 동일한 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 제1케이스에 형성된 가스 포집부와 제2케이스에 형성된 가스 포집부의 내부 공간을 합한 크기의 가스 포집부가 형성되는 바, 파우치형 전지셀의 탈기 과정이 진행되기 전 단계에서, 상기 가스 포집부의 공간을 충분히 확보할 수 있다.The gas collecting part may be formed in the same shape at a position where the first case and the second case face each other. Accordingly, a gas collecting unit having a size that is the sum of the internal space of the gas collecting unit formed in the first case and the gas collecting unit formed in the second case is formed. You can get enough space.
또한, 가스 포집부를 전극조립체가 수납된 수납부와 인접하게 형성함으로써, 상기 수납부에서 형성된 가스가 상기 가스 포집부로 원활하게 이동할 수 있는 통로를 확보할 수 있다.In addition, by forming the gas collecting unit adjacent to the receiving unit in which the electrode assembly is accommodated, a passage through which the gas formed in the receiving unit can smoothly move to the gas collecting unit may be secured.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
101: 전극리드
110, 210: 전지케이스
111, 211: 제1케이스
112, 212: 제2케이스
120, 220: 수납부
130, 230: 가스 포집부
140, 240: 개폐부
141, 241: 결합부
142, 242: 가스배기부
143, 243: 마개부
141a: 제1고분자 수지층
141b: 금속층
141c: 제2고분자 수지층
143a: 고정부
143b: 변형부
148, 248: 진공 호스101: electrode lead
110, 210: battery case
111, 211: first case
112, 212: second case
120, 220: storage unit
130, 230: gas collection unit
140, 240: opening and closing part
141, 241: coupling part
142, 242: gas exhaust part
143, 243: stopper
141a: first polymer resin layer
141b: metal layer
141c: second polymer resin layer
143a: fixed part
143b: deformation part
148, 248: vacuum hose
Claims (12)
상기 전극조립체를 수용하기 위한 수납부와 가스 포집부가 형성된 전지케이스; 및
상기 가스 포집부에 부착되어 있고, 상기 전지케이스 내부 가스를 배출하기 위한 개폐부;
를 포함하는 파우치형 전지셀.electrode assembly;
a battery case in which an accommodating part for accommodating the electrode assembly and a gas collecting part are formed; and
an opening and closing part attached to the gas collection part and for discharging the gas inside the battery case;
A pouch-type battery cell comprising a.
상기 제1케이스 및 제2케이스는 동일한 위치에 동일한 형태로 이루어진 가스 포집부가 형성되어 있는 파우치형 전지셀. According to claim 1, wherein the battery case comprises a first case and a second case heat-sealed to each other at the outer periphery,
The first case and the second case are pouch-type battery cells in which a gas collecting part of the same shape is formed at the same location.
상기 전지케이스의 가스 포집부에 결합되는 결합부;
상기 결합부에서 상향 연장되는 가스배기부; 및
상기 가스 배기부의 내측 끝단에 위치하는 마개부;
를 포함하는 파우치형 전지셀.The method of claim 1, wherein the opening and closing portion,
a coupling unit coupled to the gas collecting unit of the battery case;
a gas exhaust portion extending upward from the coupling portion; and
a stopper located at the inner end of the gas exhaust unit;
A pouch-type battery cell comprising a.
(a) 라미네이트 시트에 수납부와 가스 포집부를 성형하여 제1케이스 및 제2케이스를 제조하는 단계;
(b) 상기 가스 포집부에 개폐부를 결합하는 단계;
(c) 상기 수납부에 전극조립체를 수납하고 상기 제1케이스 및 제2케이스의 외주변을 밀봉하여 파우치형 전지셀을 제조하는 단계;
(d) 상기 파우치형 전지셀을 활성화하는 단계; 및
(e) 상기 파우치형 전지셀 내부의 가스를 배출하는 단계;
를 포함하는 파우치형 전지셀 제조 방법.As a method for manufacturing a pouch-type battery cell according to any one of claims 1 to 9,
(a) manufacturing the first case and the second case by molding the receiving part and the gas collecting part on the laminate sheet;
(b) coupling an opening and closing part to the gas collection part;
(c) accommodating the electrode assembly in the accommodating part and sealing the outer periphery of the first case and the second case to manufacture a pouch-type battery cell;
(d) activating the pouch-type battery cell; and
(e) discharging the gas inside the pouch-type battery cell;
A pouch-type battery cell manufacturing method comprising a.
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