KR20220100430A - 발포층을 포함하는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부 피복층, 금속층 및 내부 접착층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스, 상기 전지케이스 내부에 수용된 전극조립체, 및 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 도포된 발포층을 포함하는 파우치형 전지셀에 대한 것으로, 상기 발포층이 파우치형 전지셀의 부피 팽창을 완충함으로써 상기 파우치형 전지셀 및 전지모듈의 외관이 변형되는 것을 최소화할 수 있다.
Description
본원발명은 발포층을 포함하는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지모듈에 대한 것이다. 구체적으로, 추가의 완충 부재가 없더라도 파우치형 전지셀의 부피 팽창을 자체적으로 수용할 수 있도록 발포층을 포함하는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지모듈에 대한 것이다.
휴대용 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장시스템과 같은 중대형 장치에도 리튬 이차전지가 에너지원으로 널리 이용되고 있다. 중대형 장치에 리튬 이차전지를 이용하는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 다수의 리튬 이차전지들을 전기적으로 연결하여 사용하고 있으며, 적층이 용이하고 무게가 가벼운 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
전지모듈 또는 전지팩의 에너지 밀도를 높이기 위하여 리튬 이차전지가 밀착되도록 배치한다. 에너지 밀도를 높이기 위해 전지셀, 전지모듈 또는 전지팩 내의 빈 공간을 줄이고, 공기 통로의 부피를 줄이는 방법 등을 고려할 수 있다.
리튬 이차전지는 반복적인 충방전 과정에서 전극조립체의 팽창 및 수축에 의한 부피 변화가 발생한다. 전지셀들의 두께 팽창은 전지셀들이 밀착 배열된 전지팩의 변형을 야기할 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 복수의 전지셀들이 적층된 전지셀 스택 사이사이에 완충 부재를 배치하여 전지셀들의 부피 팽창을 수용하거나 완충할 수 있다. 상기 완충 부재로서 폴리우레탄 또는 실리콘 재질의 폼 패드가 사용될 수 있다.
상기 폼 패드는 단독으로 만들 수 없기 때문에, 일반적으로 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름 위에 폴리우레탄 폼을 도포하여 성장시킨다. 이와 같은 과정으로 제조되는 폼 패드를 사용하는 경우, 전지셀 제조 공정과 별개로 폼 패드를 제조하는 과정이 필요하다. 또한, 폼 패드를 성장시키기 위하여 사용되는 PET 필름의 두께로 인하여 전지셀 스택에서 불필요한 부피가 증가되는 문제가 있다.
특허문헌 1은 열융착층, 배리어 고무층 및 외부 보호층이 순차적으로 적층되는 이차전지용 파우치를 개시한다. 특허문헌 1은 금속 소재로 이루어진 배리어층 대신 고무로 이루어진 배리어층을 구비하는 바, 전지케이스를 제조하기 위하여, 일반적으로 사용되는 알루미늄층을 포함하는 라미네이트 시트를 이용할 수 없다.
특허문헌 2는 전극조립체를 둘러싸도록 마련되는 지지케이스, 및 상기 전극조립체와 상기 지지케이스 사이에 위치하는 폼 부재를 포함하는 이차전지를 개시한다.
특허문헌 2는 전극조립체의 스웰링에 의한 성능저하를 최소화하기 위하여 전지케이스 내에 전해액을 흡수 및 배출할 수 있는 폼 부재를 구비하는 것으로, 전지케이스의 팽창을 완충하기 위한 기술은 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 3은 외부 피복층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 라미네이트 시트는 외부에서 가해지는 물리적인 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하는 이차전지를 개시한다.
특허문헌 3은 외부 피복층과 금속층 사이 및/또는 금속층과 실란트층 사이에 충격 흡수층을 구비하는 형태인 바, 내부에 충격 흡수층이 구비된 라미네이트 시트를 별도로 준비해서 전지셀을 제조해야 한다.
이와 같이 일반적으로 사용하는 외부 피복층, 금속층 및 내부 접착층을 포함하는 라미네이트 시트를 이용하고, 전지셀의 팽창에 의해 전지팩 등이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 전지셀의 제조 과정을 단순화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 기술은 제시되지 않았다.
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전지셀 스택 내에 추가의 완충 부재 없이 파우치형 전지셀들을 밀착 배열하더라도 상기 파우치형 전지셀들이 부피 팽창을 흡수하여 전지모듈이 변형되는 것을 방지할 수 있는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 파우치형 전지셀은, 외부 피복층, 금속층 및 내부 접착층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스, 상기 전지케이스 내부에 수용된 전극조립체, 및 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 도포된 발포층을 포함할 수 있다.
상기 외부 피복층은 1개 이상의 층상 구조로 이루어질 수 있고, 상기 외부 피복층의 최외층은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어질 수 있다.
상기 발포층은 폴리우레탄 폼(PU foam)을 포함할 수 있다.
상기 발포층의 두께는, 상기 전지케이스의 부위별 팽창 정도에 따라 두께 편차가 있도록 형성될 수 있다.
상기 발포층의 두께는 상기 전지케이스가 많이 팽창되는 부분에서 얇게 형성될 수 있다.
상기 발포층이 부가되지 않은 상기 전극조립체 수납부의 제1면 또는 제2면의 외부 피복층 외면에는 양면테이프가 부착될 수 있다.
본 발명은 상기 파우치형 전지셀의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로, 상기 파우치형 전지셀의 제조방법은, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스에 전극조립체를 수용하고 밀봉하는 단계, 및 상기 전지케이스의 외면에 발포층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 발포층은 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 형성될 수 있다.
상기 발포층을 형성하는 단계는, 폴리우레탄 폼을 형성하는 과정일 수 있다.
상기 발포층이 형성되지 않은 상기 전극조립체 수납부의 제1면 또는 상기 제2면의 외면에 양면테이프를 부착하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 파우치형 전지셀을 적어도 한 개 이상 포함하는 전지모듈을 제공하는 바, 상기 전지모듈은, 상기 파우치형 전지셀들로 구성되는 전지셀 스택, 및 상기 전지셀 스택을 수용하는 모듈 하우징을 포함하고, 상기 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 상기 파우치형 전지셀들이 밀착되도록 배열될 수 있다.
상기 전지셀 스택은 전지케이스 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀, 및 상기 발포층이 부가되지 않은 제2전지셀을 포함할 수 있다.
상기 제1전지셀 한 개는 연속적으로 배치되는 상기 제2전지셀들 사이에 배치될 수 있다.
본 발명은, 또한, 상기 전지모듈의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로, 상기 전지모듈의 제조방법은, 상기 파우치형 전지셀들로 구성되는 전지셀 스택을 준비하는 단계, 및 상기 전지셀 스택을 상기 모듈 하우징에 수납하는 단계를 포함하고, 상기 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 상기 파우치형 전지셀들이 밀착되도록 배열될 수 있다.
상기 파우치형 전지셀은, 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 발포층이 도포된 형태일 수 있다.
상기 전지셀 스택을 준비하는 단계는, 상기 전지케이스 외면에 발포층이 부가되지 않은 제2전지셀을 연속 배치하고, 전지케이스의 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀 한 개를 배치하는 과정을 반복 수행하는 과정일 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 파우치형 전지셀에서 부피 변화가 큰 부분에만 발포층을 구비하기 때문에, 발포층의 부가로 인한 무게 증가를 최소화할 수 있다.
또한, 파우치형 전지셀의 외부 피복층 상에 발포층을 형성하는 바, 발포층을 형성하기 위해 별도의 부재가 불필요한 장점이 있다.
또한, 조립된 파우치형 전지셀의 전지케이스 외면에 발포층을 형성하는 과정을 통해 발포층이 형성된 파우치형 전지셀을 완성할 수 있는 바, 발포 패드 등을 별도로 제조하는 시간을 줄임으로써, 제조시간을 단축할 수 있다.
또한, 전지셀의 두께 팽창 정도에 대응하도록 발포층의 두께 조절이 가능한 바, 전지셀의 스웰링 특성을 고려하여 설정된 두께의 발포층을 미리 형성함으로써 전지모듈의 조립 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 전지케이스에 발포층과 양면테이프를 함께 구비함으로써 전지셀의 팽창 완화의 효과와 함께 전지셀들을 고정하는 기능을 발휘할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지셀의 분해 사시도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도와 일부 확대도이다.
도 4는 제2실시예 및 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 팽창 전과 후를 나타내는 수직 단면도이다.
도 5는 본원발명에 따른 전지셀 스택의 정면도이다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지셀의 분해 사시도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도와 일부 확대도이다.
도 4는 제2실시예 및 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 팽창 전과 후를 나타내는 수직 단면도이다.
도 5는 본원발명에 따른 전지셀 스택의 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 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 발명에 대한 설명으로 한정되지 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.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 파우치형 전지셀의 평면도 및 수직 단면도이고, 도 2는 도 1의 파우치형 전지셀의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원발명에 따른 파우치형 전지셀은 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스(101) 내부에 전극조립체(103)가 수용되고, 전지케이스(101)의 외면 중 전극조립체 수납부(120)의 외면에 발포층(110)이 도포된 형태이다.
전극조립체(103)는 양극리드와 음극리드로 구성되는 전극리드(102)가 서로 반대 방향으로 돌출되는 양방향 전극조립체일 수 있고, 양극리드와 음극리드가 동일한 방향을 향해 돌출되는 단방향 전극조립체일 수 있다.
또한, 전극조립체(103)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리막 시트로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 또는 상기 단위셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 접합된 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체 일 수 있다.
전지케이스(101)는 외부 피복층, 공기 및 수분차단성의 금속층, 및 열융착성의 내부 접착층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 외부 피복층은 외부로부터 전지셀을 보호하는 역할을 하므로 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하는 바, 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybuthyleneterephthalate; PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 및 폴리염화비닐리덴계 수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 소재는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있고, 2층 이상으로 이루어진 층상 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 피복층은 ONy(연신 나일론 필름)과 PET로 이루어진 층상 구조일 수 있으며, 상기 외부 피복층의 최외층은 PET로 이루어질 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 접착층은 열융착성을 가지고, 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
발포층(110)은 파우치형 전지셀의 부피 팽창을 수용하거나 완화하기 위해 부가되는 구성인 바, 상기 파우치형 전지셀에서 부피 변화가 크게 일어나는 전극조립체 수납부(120)의 제1면(121) 및 제2면(122) 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 도포될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 파우치형 전지셀(100)의 전지케이스(101)는 상부케이스(101a) 및 하부케이스(101b)로 구성되며, 하부케이스(101b)에 전극조립체 수납부(120)가 형성되며, 상부케이스(101a)에는 전극조립체 수납부가 형성되지 않는 바, 상부케이스(101a)는 전극조립체 수납부(120)의 상면을 구성하게 된다. 상부케이스(101a)와 하부케이스(101b)의 외주변은 열융착되어 실링부(105)를 형성한다.
구체적으로, 발포층(110)은 전극조립체 수납부(120)의 제1면(121) 중 실링부(105)를 제외한 중심부에만 형성될 수 있고, 또는 전극조립체 수납부(120)의 제2면(122)의 외면에 도포되어 형성될 수 있다. 또는, 제1면(121)과 제2면(122) 모두에 발포층이 형성될 수 있다.
발포층(110)은 전지케이스의 팽창되는 부피를 수용할 수 있는 형태로서 발포 고분자류에 해당하는 물질들을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리우레탄 폼, 발포실리콘 패드 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있다.
도 3은 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 사시도와 일부 확대도이다.
도 3의 상부에 있는 일부 확대도는 하부에 있는 파우치형 전지셀(200)에서 A-A'를 따라 절단한 부분의 수직 단면도이다.
도 3을 참조하면, 파우치형 전지셀(200)의 전지케이스(201)는 상부케이스(201a)와 하부케이스(201b)로 구성되며, 상부케이스(201a)와 하부케이스(201b) 각각에는 전극조립체 수납부가 형성되어 있다.
상부케이스(201a)에 형성된 전극조립체 수납부의 상면이 제1면(221)이고 하부케이스(201b)에 형성된 전극조립체 수납부의 하면이 제2면(222)일 때, 발포층(210)은 제1면(221)의 외부 피복층 외면에 형성되고, 제2면(222)의 외부 피복층의 외면에는 양면테이프(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 또는, 도 3에 도시된 바와 달리, 제2면(222)의 외부 피복층의 외면에 발포층이 형성되고 제1면(221)의 외부 피복층의 외면에 양면테이프가 부착될 수 있음은 물론이다.
양면테이프가 부착되는 경우에는, 전지셀들을 밀착 배열하여 전지셀 스택을 구성할 때, 전지셀들 간의 위치를 고정할 수 있다.
도 3의 상부에 도시된 일부 확대도는 전지케이스(201)가 팽창된 상태를 도시하고 있다. 전지케이스는 중심부의 부피 증가가 가장 크게 발생한다. 따라서, 발포층(210)의 압축은 중심부에서 가장 크게 일어난다. 다만, 전지케이스(201)의 부피가 증가하더라도 발포층을 포함한 전지셀의 전체 두께가 증가하지 않도록 발포층(210)의 두께는 전지케이스의 두께 증가 폭 보다 두꺼운 크기로 부가될 수 있다.
도 4는 제2실시예 및 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 팽창 전과 후를 나타내는 수직 단면도이다.
도 4를 참조하면, (a)는 도 3에 도시된 제2실시예에 따른 파우치형 전지셀의 팽창 전과 후를 나타내고, (b)는 제3실시예에 따른 파우치형 전지셀의 팽창 전과 후를 나타낸다.
도 4 (a)를 참조하면, 발포층(210)은 전체적으로 균일한 두께로 이루어진 형태이다. 전지케이스(201)에서 팽창이 가장 큰 중심부에서 발포층(210)에 대한 압력이 가장 크고, 전지케이스(201)의 주변부로 갈수록 발포층(210)에 대한 압력이 줄어들게 된다. 따라서, 전지케이스(201)가 팽창되었을 때 발포층(210) 중심부의 두께가 가장 얇아지고 밀도가 가장 증가된다. 다만, 이 때에도 발포층을 포함한 파우치형 전지셀의 전체 두께는, 전지케이스의 팽창 전에 발포층을 포함한 전체 두께와 동일하게 유지될 수 있다.
도 4 (b)를 참조하면, 발포층(310)의 두께는 전지케이스(301)의 부위별 팽창 정도에 따라 두께 편차가 있도록 형성된 형태이다.
구체적으로, 발포층(310)의 두께는 전지케이스가 많이 팽창되는 부분에서 얇게 형성되는 바, 전지케이스의 중심부에 부가된 발포층(310)의 두께는 전지케이스의 주변부 보다 상대적으로 얇고, 전지케이스의 주변부로 갈수록 발포층(310)의 두께가 증가되는 형태이다.
다만, 전지케이스(301)가 팽창되는 경우, 전지케이스의 중심부의 부피 팽창이 가장 크기 때문에 중심부가 볼록한 형태가 된다. 이와 같은, 전지케이스의 팽창에 따라 발포층 중심부의 내측면도 볼록하게 변형되면서 압축이 일어나는 바 발포층의 외면이 평평한 형태로 변형된다. 따라서, 발포층(310)을 포함하는 파우치형 전지셀에서 전지케이스의 팽창 전에 가장 두꺼운 부분과 전지케이스의 팽창 후에 가장 두꺼운 부분의 두께가 동일하게 유지될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 파우치형 전지셀의 제조방법은, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스에 전극조립체를 수용하고 밀봉하는 단계, 및 상기 전지케이스의 외면에 발포층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 발포층은 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 형성될 수 있다.
상기 발포층을 형성하는 단계는, 폴리우레탄 폼을 형성하는 과정으로 진행될 수 있다.
또한, 상기 발포층이 형성되지 않은 상기 전극조립체 수납부의 제1면 또는 상기 제2면의 외면에 양면테이프를 부착하는 과정을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본원발명에 따른 파우치형 전지셀은 일반적인 파우치형 전지셀의 외면 중 전극조립체 수납부의 제1면 또는 제2면에 발포층을 형성하는 과정으로 제조되는 바, 종래의 파우치형 전지셀에도 적용이 가능한 장점이 있다.
도 5는 본원발명에 따른 전지셀 스택의 정면도이다.
도 5 (a)는 제4실시예에 따른 전지셀 스택의 정면도이고, 도 (b)는 제5실시예에 따른 전지셀 스택의 정면도이다.
도 5 (a)와 도 5 (b)를 참조하면, 도 5 (a)의 전지셀 스택은 파우치형 전지셀(100) 16개가 밀착되도록 적층되어 있고, 도 5 (b)는 전지케이스(401) 외면에 발포층이 부가되지 않은 파우치형 전지셀(300)과 전지케이스(401) 외면에 발포층(410)이 부가된 파우치형 전지셀(400)이 밀착되도록 적층되어 있다. 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 밀착되도록 배치된 상태에서 모듈 하우징에 (도시하지 않음)에 수용되어 전지모듈로 조립될 수 있다.
도 5 (a)는 파우치형 전지셀들(100)로만 구성되는 바, 파우치형 전지셀(100)은 우측면에는 발포층(110)이 부가되고, 좌측면에는 양면테이프(130)가 부착되어 있다.
양면테이프(130)가 부가됨으로써 이웃하는 파우치형 전지셀들(100)간의 결합 및 위치 고정이 쉽게 이루어질 수 있다. 다만, 필요에 따라 양면테이프(130)가 부가되지 않는 파우치형 전지셀도 본원발명의 범주에 포함됨은 물론이다.
도 5 (a)와 같이, 단일한 종류의 파우치형 전지셀로 전지셀 스택을 구성하는 경우에는, 파우치형 전지셀의 제조시 일괄적으로 모든 파우치형 전지셀들에 발포층을 형성하는 과정을 진행할 수 있는 바, 파우치형 전지셀의 제조 과정을 단일화할 수 있다.
도 5 (b)는 3개의 파우치형 전지셀(300)과 1개의 파우치형 전지셀(400)을 배치하는 과정을 반복적으로 진행하여 형성된 전지셀 스택을 도시한다.
구체적으로, 파우치형 전지셀(400)은 3개의 파우치형 전지셀들(300) 마다 한 개씩 배치될 수 있으며, 파우치형 전지셀(400)에 부가된 발포층(410)의 두께는 3개의 파우치형 전지셀(300)과 1개의 파우치형 전지셀(400)이 팽창했을 때의 전체 두께 변화량을 수용할 수 있는 두께로 이루어질 수 있다.
즉, 파우치형 전지셀마다 전극조립체의 조성이나 특성에 따라 두께 변화량이 정해지는데, 이와 같은 두께 변화량을 고려하여 발포층의 두께를 설정할 수 있다.
도 5 (a) 및 도 5 (b)에 도시된 전지셀 스택의 x축 방향 폭은 파우치형 전지셀들의 팽창 전후에 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 전지셀들의 팽창 및 수축에 따른 부피 변화에 불구하고 전지모듈의 외형이 변형되지 않는 바, 안전성이 향상된 전지모듈을 제공할 수 있다.
본원발명에 따른 전지모듈의 제조방법은, 상기 파우치형 전지셀들로 구성되는 전지셀 스택을 준비하는 단계, 및 상기 전지셀 스택을 상기 모듈 하우징에 수납하는 단계를 포함하고, 상기 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 상기 파우치형 전지셀들이 밀착되도록 배열되는 형태일 수 있다.
상기 파우치형 전지셀은, 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 발포층이 도포되는 형태일 수 있다. 또는 상기 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 발포층이 도포되고, 상기 발포층이 도포되지 않은 나머지 면에는 양면테이프가 부착되는 형태일 수 있다.
상기 전지셀 스택을 준비하는 단계는, 상기 전지케이스 외면에 발포층이 부가되지 않은 제2전지셀을 연속 배치하고, 연속 배치된 제2전지셀들의 일측 끝단에, 전지케이스의 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀 한 개를 배치하는 과정을 반복 수행하는 과정으로 진행될 수 있다.
또는 상기 전지셀 스택을 준비하는 단계는, 상기 전지케이스 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀들만을 연속 배치하는 과정일 수 있다.
상기 전지셀 스택을 준비한 후, 상기 전지셀 스택을 상기 모듈 하우징에 수납할 수 있으며, 또는 상기 모듈 하우징 내부에 개별 전지셀들을 수납하면서 전지셀 스택을 준비하는 단계를 함께 진행할 수 있다.
이와 같이, 본원발명에 따른 파우치형 전지셀 및 전지모듈은 전극조립체 수납부의 제1면 또는 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 발포층을 구비함으로써, 상기 파우치형 전지셀의 부피 팽창을 흡수 및 완충할 수 있는 바, 파우치형 전지셀의 부피 변화로 인해 전지모듈이 팽창 변형되는 것을 방지할 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200, 300, 400: 파우치형 전지셀
101, 201, 301, 401: 전지케이스
101a, 201a: 상부케이스
101b, 201b: 하부케이스
102: 전극리드
103: 전극조립체
105: 실링부
110, 210, 310, 410: 발포층
120: 전극조립체 수납부
121, 221: 제1면
122, 222: 제2면
130: 양면테이프
101, 201, 301, 401: 전지케이스
101a, 201a: 상부케이스
101b, 201b: 하부케이스
102: 전극리드
103: 전극조립체
105: 실링부
110, 210, 310, 410: 발포층
120: 전극조립체 수납부
121, 221: 제1면
122, 222: 제2면
130: 양면테이프
Claims (15)
- 외부 피복층, 금속층 및 내부 접착층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스;
상기 전지케이스 내부에 수용된 전극조립체; 및
상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 도포된 발포층;
을 포함하는 파우치형 전지셀. - 제1항에 있어서,
상기 외부 피복층은 1개 이상의 층상 구조로 이루어질 수 있고, 상기 외부 피복층의 최외층은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어진 파우치형 전지셀. - 제1항에 있어서,
상기 발포층은 폴리우레탄 폼(PU foam)을 포함하는 파우치형 전지셀. - 제1항에 있어서,
상기 발포층의 두께는, 상기 전지케이스의 부위별 팽창 정도에 따라 두께 편차가 있도록 형성되는 파우치형 전지셀. - 제4항에 있어서,
상기 발포층의 두께는 상기 전지케이스가 많이 팽창되는 부분에서 얇게 형성되는 파우치형 전지셀. - 제1항에 있어서,
상기 발포층이 부가되지 않은 상기 전극조립체 수납부의 제1면 또는 제2면의 외부 피복층 외면에는 양면테이프가 부착되는 파우치형 전지셀. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지셀의 제조방법으로서,
라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스에 전극조립체를 수용하고 밀봉하는 단계; 및
상기 전지케이스의 외면에 발포층을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 발포층은 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 형성되는 파우치형 전지셀의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 발포층을 형성하는 단계는, 폴리우레탄 폼을 형성하는 과정인 파우치형 전지셀의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 발포층이 형성되지 않은 상기 전극조립체 수납부의 제1면 또는 상기 제2면의 외면에 양면테이프를 부착하는 과정을 포함하는 파우치형 전지셀의 제조방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지셀을 적어도 한 개 이상 포함하는 전지모듈로서,
상기 파우치형 전지셀들로 구성되는 전지셀 스택, 및 상기 전지셀 스택을 수용하는 모듈 하우징을 포함하고,
상기 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 상기 파우치형 전지셀들이 밀착되도록 배열되는 전지모듈. - 제10항에 있어서,
상기 전지셀 스택은 전지케이스 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀, 및 상기 발포층이 부가되지 않은 제2전지셀을 포함하는 전지모듈. - 제10항에 있어서,
상기 제1전지셀 한 개는 연속적으로 배치되는 상기 제2전지셀들 사이에 배치되는 전지모듈. - 제10항에 따른 전지모듈의 제조방법으로서,
상기 파우치형 전지셀들로 구성되는 전지셀 스택을 준비하는 단계; 및
상기 전지셀 스택을 상기 모듈 하우징에 수납하는 단계;
를 포함하고,
상기 전지셀 스택은 추가의 완충 부재 없이 상기 파우치형 전지셀들이 밀착되도록 배열되는 전지모듈의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 파우치형 전지셀은, 상기 전지케이스에서 전극조립체 수납부의 제1면 및 상기 제2면 중 어느 하나의 외부 피복층 외면에 발포층이 도포된 형태인 전지모듈의 제조방법. - 제13항에 있어서, 상기 전지셀 스택을 준비하는 단계는,
상기 전지케이스 외면에 발포층이 부가되지 않은 제2전지셀을 연속 배치하고, 전지케이스의 외면에 발포층이 부가된 제1전지셀 한 개를 배치하는 과정을 반복 수행하는 과정인 전지모듈의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102582216B1 (ko) * | 2022-12-21 | 2023-09-26 | 주식회사 트래닛 | 내염성이 우수한 배터리 하우징 제조방법 및 이에 의해 제조된 배터리 하우징 |
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