KR20220109333A - 전지셀 및 전지셀 제조 장치 - Google Patents

전지셀 및 전지셀 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220109333A
KR20220109333A KR1020220011084A KR20220011084A KR20220109333A KR 20220109333 A KR20220109333 A KR 20220109333A KR 1020220011084 A KR1020220011084 A KR 1020220011084A KR 20220011084 A KR20220011084 A KR 20220011084A KR 20220109333 A KR20220109333 A KR 20220109333A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sealing
recessed
battery cell
depression
lead film
Prior art date
Application number
KR1020220011084A
Other languages
English (en)
Inventor
임훈희
김상훈
강민형
유형균
황수지
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of KR20220109333A publication Critical patent/KR20220109333A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내측 방향으로 만입된 함몰부가 형성되어 있고, 상기 함몰부는 상기 전지 케이스의 외부를 향해 개방되어 있고, 상기 함몰부의 가스 유입 부분 상에 위치하는 실링부는 전지 케이스의 내측에서 외측 방향으로 만입된 만입 실링부를 구비하고, 상기 만입 실링부는 평면 상에서 상기 가스 유입 부분의 적어도 일부와 중첩되지 않는다.

Description

전지셀 및 전지셀 제조 장치 {BATTERY CELL AND BATTERY CELL MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 전지셀 및 전지셀 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 전지셀 제조 장치 에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
이러한 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 여기서, 전지 케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중에서도, 특히 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 작은 중량, 용이한 변형 형태 등을 이유로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다. 도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전지셀(10) 전극조립체(11)가 수납부(21)에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부(25)를 포함하는 전지 케이스(20)를 포함한다. 여기서, 실링부(25)를 경유하여 전지 케이스(20)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드(30)를 포함하며, 전극 리드(30)의 상하부와 실링부(25) 사이에는 리드 필름(40)이 위치한다.
그러나, 최근 전지셀의 에너지 밀도가 증가함에 따라, 전지셀 내부에서 발생하는 가스량 또한 증가되는 문제가 있다. 종래의 전지셀(10)의 경우, 전지셀 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있는 부품이 포함되어 있지 않아, 전지셀은 가스 발생으로 인해 벤팅 현상이 발생될 수 있다. 이와 더불어, 벤팅 현상에 의해 손상된 전지셀은 수분이 내부로 침투할 수 있어, 부반응이 발생될 수 있고, 전지 성능 저하 및 추가적인 가스 발생 또한 초래되는 문제가 있다. 이에 따라, 전지셀 내부에서 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀을 개발할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 전지셀 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내측 방향으로 만입된 함몰부가 형성되어 있고, 상기 함몰부는 상기 전지 케이스의 외부를 향해 개방되어 있고, 상기 함몰부의 가스 유입 부분 상에 위치하는 실링부는 전지 케이스의 내측에서 외측 방향으로 만입된 만입 실링부를 구비하고, 상기 만입 실링부는 평면 상에서 상기 가스 유입 부분의 적어도 일부와 중첩되지 않는다.
상기 함몰부의 가스 유입 부분이 상기 전지 케이스 내부에 노출되어 있을 수 있다.
상기 함몰부는 제1 함몰부 및 제2 함몰부를 포함할 수 있고, 상기 제1 함몰부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있을 수 있고, 상기 제2 함몰부는 상기 실링부의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 함몰부의 일 단부는 상기 전지 케이스의 외부를 향해 개방되어 있을 수 있고, 상기 제1 함몰부의 타 단부는 상기 제2 함몰부와 연통할 수 있다.
상기 만입 실링부가 상기 제2 함몰부 상에 위치할 수 있다.
상기 만입 실링부가 상기 제2 함몰부의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 만입 실링부의 길이는 상기 제2 함몰부의 길이와 동일하거나 이보다 클 수 있다.
상기 만입 실링부의 폭은 상기 제2 함몰부의 폭과 동일하거나 이보다 클 수 있다.
상기 리드 필름의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer일 수 있다.
상기 리드 필름의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g일 수 있다.
상기 리드 필름이 폴리올레핀 계열의 물질을 포함할 수 있다.
상기 함몰부 내에 통기층이 삽입되어 있을 수 있고, 상기 통기층은 상기 리드 필름보다 통기도가 높은 소재를 포함할 수 있다.
상기 통기층의 두께가 50 내지 150 ㎛일 수 있다.
상기 통기층의 가스 투과도(permeability)가 1.6 e5 내지 1.6 e7 barrer일 수 있다.
상기 통기층이 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지, 불소계 수지, 천연 소재, 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber), 금속 섬유(metal fiber), 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다.
상기 리드 필름과 상기 전극 탭은 서로 이격되어 있을 수 있다.
상기 리드 필름은 함몰부 내면 중 적어도 일면을 덮는 내부층을 더 포함할 수 있다.
상기 내부층을 이루는 소재는, 상기 리드 필름을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높고, 전해액에 반응하지 않을 수 있다.
상기 내부층은 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 함몰부의 후면을 감싸는 리드 필름의 폭이 2 mm 이상일 수 있다.
상기 함몰부의 상면을 감싸는 리드 필름의 두께가 100 내지 300 ㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 제조 장치는, 상술한 전지셀을 제조하는 장치로서, 제1 실링면, 및 만입면이 형성되어 있는 제1 실링툴을 포함하고, 상기 만입면은 상기 함몰부의 가스 유입 부분의 적어도 일부 상의 전지 케이스를 실링하고, 상기 제1 실링면은 상기 만입면에 의해 실링되는 영역을 제외한 함몰부 상의 전지 케이스를 실링한다.
상기 제1 실링툴이 제1 실링면, 만입면, 및 제1 경사면을 포함할 수 있다.
상기 전지셀 제조 장치는 제2 실링면이 형성되어 있는 제2 실링툴을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 실링면이 상기 함몰부 상의 영역을 제외한 전지 케이스를 실링할 수 있다.
상기 제2 실링툴이 제2 실링면, 및 제2 경사면을 포함할 수 있다.
상기 제1 실링면의 길이는 상기 제2 실링면의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 제1 실링면의 길이는 상기 함몰부의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 실링면의 폭은 상기 함몰부의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 실링툴과 상기 제2 실링툴은 서로 일체화되어 있을 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 내측 방향으로 만입되고 전지케이스의 외부를 향해 개방되어 있는 함몰부가 형성된 리드 필름이 부착된 전극 리드를 포함하는 전지셀 및 이러한 전지셀의 제조 장치를 제공하여, 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상될 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면, 본 발명은 상기 함몰부의 가스 유입 부분 상에 위치하는 실링부가 전지 케이스의 내측에서 외측 방향으로 만입되고, 평면 상에서 상기 가스 유입 부분의 적어도 일부와 중첩되지 않는 만입 실링부를 구비하여, 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다.
도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시양태에서 전극 리드 부분을 확대한 도면이다.
도 8은 도 3의 b-b` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에서 도 3의 b-b` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 단면도이다. 도 10(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 실링툴(1000)의 단면도이고, 도 10(b)는 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 제1 실링툴(1000)의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 단면도이다. 도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 실링툴(2000)의 단면도이고, 도 11(b)는 본 발명의 다른 실시예예 따른 제2 실링툴(2000)의 단면도이다.
도 12는 도 10(b)의 전지셀 제조 장치에 의해 제조되는 전지셀에서, 도 7에서 b1-b1' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 13은 도 11(b)의 전지셀 제조 장치에 의해 제조되는 전지셀에서, 도 7에서 b2-b2' 축을 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 도 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 파우치 전지셀(100)에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 파우치 전지셀(100)의 양측면 중 일측면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 타측면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(100)은 전지 케이스(200), 전극 리드(300), 및 리드 필름(400)을 포함한다.
전지 케이스(200)는 전극조립체(110)가 수납부(210)에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부(250)를 포함한다. 상기 실링부(25)는 열 또는 레이저 등에 의해 밀봉될 수 있다. 전지 케이스(200)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 케이스(200)는 라미네이트 시트로 이루어져 있되, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층, 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성될 수 있다.
또한, 전극조립체(110)는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 전극조립체(110)는 양극, 음극, 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 전극 리드(300) 및 리드 필름(400)을 중심으로 설명한다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전극 리드(300)는 전극조립체(110)에 포함된 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되되, 실링부(250)를 경유하여 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 실링부(250)에 대응되는 부분에 위치한다. 이에 따라, 리드 필름(400)은 밀봉 시 전극 리드(300)에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 리드 필름(400)은 전지 케이스(200)의 내측 방향으로 만입된 함몰부(450)가 형성되어 있으며, 함몰부(450)는 전지 케이스(200) 외부를 향해 개방되어 있다. 또한, 함몰부(450)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 함몰부(450)의 내면이 폐쇄되어 있을 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 리드 필름(400)은 함몰부(450)의 내면 중 적어도 일면을 덮는 내부층(410)을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 도 5(a) 및 도 6(a)를 참조하면, 함몰부(450) 내에서 내부층(410)은 리드 필름(400)의 표면 전체를 덮을 수 있다. 즉, 함몰부(450)는 개방되어 있는 면을 제외한 내면 전체에 내부층(410)이 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상하부 중 적어도 어느 하나에 위치한 상태에서 실링부(250)와 함께 밀봉되더라도, 내부층(410)에 의해 함몰부(450)가 밀봉되지 않은 상태로 보존될 수 있다.
다른 일 예로, 도 5(b) 및 도 6(b)를 참조하면, 내부층(410)은 함몰부(450)의 내면 중 상면 또는 하면을 덮을 수 있다. 즉, 함몰부(450)는 서로 대면하는 상면 및 하면 중 적어도 일면에 내부층(410)이 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 함몰부(450) 내에 형성되는 내부층(410)을 최소화하면서도, 내부층(410)에 의해 함몰부(450)가 밀봉되지 않은 상태로 보존될 수 있다. 또한, 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
보다 구체적으로, 내부층(410)은 리드 필름(400)을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높은 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 내부층(410)은 전지 케이스(200) 내에 포함되는 전해액에 반응하지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 내부층(410)은 상술한 소재로 이루어져, 전해액과 별도의 반응을 하지 않으면서, 밀봉 과정에서 열융착, 열변형 등이 발생되지 않아 함몰부(450)가 공란으로 유지될 수 있다. 또한, 전지 케이스(200) 내 발생되는 가스가 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 내부층(410)의 두께는 100 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 내부층(410)의 가스 투과도(permeability)가 40 barrer 이상일 수 있다. 예컨대, 상기 내부층(410)의 이산화탄소 투과도가 전술한 범위를 만족할 수 있다.
일 예로, 리드 필름(400)은 폴리올레핀 계열의 물질을 포함하고, 내부층(410)은 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 내부층(410)은 전술한 가스 투과도 값을 만족하는 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 계열 물질은, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리비닐디플로라이드(Polyvinyldifluoride, PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 불소 계열 물질은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 폴리비닐리덴 플로라이드(Polyvinylidene fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 또한, 내부층(410)은 게터(getter) 물질을 포함하여, 가스 투과도는 높이되 수분 침투도는 최소화할 수 있다. 일 예로, 상기 게터(getter) 물질은 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 염화리튬(LiCl), 실리카(SiO2) 등일 수 있되, 이에 한정되는 것은 아니며 물(H2O)과 반응하는 물질이라면 사용될 수 있다.
상기 내부층(410)은 상기 리드 필름(400)과 내부층(410) 사이에 접착소재를 구비하거나 리드 필름(400)과 함께 압출되어 리드 필름(400)과 접착할 수 있다. 상기 접착소재는 아크릴 계열을 포함할 수 있다. 특히, 상기 내부층(410)이 리드 필름(400)과 함께 압출되는 경우, 내부층(410)의 가스 투과도가 40 barrer 이상일 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 리드 필름(400)은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함하고, 상기 제1 리드 필름은 전극 리드(300)의 상부에 위치하고, 상기 제2 리드 필름은 전극 리드(300)의 하부에 위치할 수 있다. 이 때, 전극 리드(300)는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치한 상태에서 실링부(250)와 함께 밀봉되어, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 연결되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 측면이 외부로 노출되는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
일 예로, 리드 필름(400)에서, 함몰부(450)는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 중 적어도 하나에 함몰부(450)가 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 리드 필름(400)에서, 함몰부(450)는 전극 리드(300)를 기준으로 상기 제1 리드 필름 또는 상기 제2 리드 필름에 형성되어 있거나, 함몰부(450)는 전극 리드(300)를 기준으로 상기 제1 리드 필름 및 상기 제2 리드 필름에 모두 형성되어 있을 수 있다. 다만, 함몰부(450)의 개수는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 리드 필름(400) 내에서 적절한 개수로 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)에 형성되어 있는 함몰부(450)의 개수를 조절하여, 리드 필름(400)의 내구성 및 기밀성을 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 함몰부(450)의 개수를 최소화하여, 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer, 또는 30 내지 40 barrer일 수 있다. 예컨대, 상기 리드 필름(400)의 이산화탄소 투과도가 전술한 범위를 만족할 수 있다. 또한, 리드 필름(400)의 두께 200 ㎛ 기준으로 가스 투과도가 60℃에서 전술한 범위를 만족할 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 이차전지의 내부에서 발생하는 가스가 배출되기 더욱 효과적일 수 있다.
본 명세서에서, 가스 투과도는 ASTM F2476-20으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g, 또는 0.02 내지 0.04 g, 또는 0.06 g 또는 0.15 g일 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 수분 침투량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 리드 필름(400)으로부터 유입되는 수분의 침투를 방지하기 더욱 효과적일 수 있다.
본 명세서에서, 수분 침투량은 ASTM F 1249 방식을 채택하여 측정할 수 있다. 이 때, MCOON사에서 공식인증된 장비를 사용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)이 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer이면서 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g일 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도 및 수분 침투량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 이차전지의 내부에서 발생하는 가스를 배출하면서 외부로부터의 수분 침투를 방지하기 더욱 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)이 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 리드 필름(400)이 전술한 가스 투과도 및/또는 수분 침투량 값을 만족하는 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리비닐디플로라이드(Polyvinyldifluoride, PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 리드 필름(400)이 폴리프로필렌을 포함하면서 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer일 수 있다. 또한, 수분 침투량이 0.06 g 내지 0.15 g일 수 있다. 이 경우, 이차전지의 내부에서 발생하는 가스가 배출되기 더욱 효과적이면서 외부로부터의 수분 침투를 방지하기에도 용이할 수 있다.
또한 리드 필름(400)은 상술한 소재로 이루어져, 전지셀(100)의 기밀성을 유지할 수 있고, 내부 전해액의 누액 또한 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시양태에서 전극 리드 부분을 확대한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀(100)에서, 실링부(250)의 내측에 만입 실링부(250H)가 형성되어 있다. 여기서, 만입 실링부(250H)는 전지 케이스(200)의 내측에서 외측 방향으로 만입되어 있다. 보다 구체적으로, 만입 실링부(250H)는 수납부(210)의 내측에서 외측 방향으로 만입되어 있다.
또한, 만입 실링부(250H)는 함몰부(450)의 가스 유입 부분 상에 위치한다.
도 7을 참조하면, 평면 상에서 상기 가스 유입 부분의 적어도 일부와 실링부(250)가 중첩되지 않는다. 여기서, 평면 상에서 가스 유입 부분의 적어도 일부와 실링부(250)가 중첩되지 않는다는 것은, 전지 케이스(200)를 위에서 보았을 때, 가스 유입 부분의 적어도 일부와 실링부(250)가 중첩되지 않음을 의미한다. 만입 실링부(250H)가 함몰부(450)의 가스 유입 부분 상에 위치함에 따라 리드 필름(400)에서 함몰부(450)의 가스 유입 부분과 실링부(250)와의 간섭을 회피할 수 있어 전지 케이스(200) 내부의 가스가 함몰부(450)로 유입되는 것이 용이할 수 있다.
도 7을 참조하면, 함몰부(450)는 제1 함몰부(451) 및 제2 함몰부(455)를 포함할 수 있고, 제1 함몰부(451)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 따라 연장되어 있을 수 있고, 제2 함몰부(455)는 실링부(250)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 실링부(250)의 길이 방향이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향을 지칭한다.
다만, 함몰부(450)의 형상은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 리드 필름(400) 내에서 적절한 형상으로 형성되어 있을 수 있다.
여기서, 제1 함몰부(451)의 일 단부는 전지 케이스(200)의 외부를 향해 개방되어 있되, 제1 함몰부(451)의 타 단부는 제2 함몰부(455)와 연통할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 함몰부(451) 및 제2 함몰부(455)는 서로 일체화되어 있을 수 있다. 즉, 제2 함몰부(455)는 전지 케이스(200) 내에서 발생된 가스가 유입되는 가스 유입구의 역할을 수행할 수 있고, 제1 함몰부(451)는 제2 함몰부(455)로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스 배출구의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 만입 실링부(250H)는 제2 함몰부(455) 상에 위치할 수 있다. 다른 일 예로, 만입 실링부(250H)는 제1 함몰부(451)와 제2 함몰부(455)의 경계선 상에도 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 만입 실링부(250H)는 제2 함몰부(455)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 제2 함몰부(455)의 길이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 제2 함몰부(455)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다. 또한, 만입 실링부(250H)의 길이는 제2 함몰부(455)의 길이와 동일하거나 이보다 클 수 있다. 여기서, 만입 실링부(250H)의 길이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 만입 실링부(250H)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
또한, 만입 실링부(250H)의 폭은 제2 함몰부(455)의 폭과 동일하거나 이보다 클 수 있다. 여기서, 상기 제2 함몰부(455)의 폭이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향에서의 제2 함몰부(455)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 만입 실링부(250H)의 폭이란 전극 리드(300)의 돌출 방향에서의 만입 실링부(250H)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다. 다만, 만입 실링부(250H)의 크기는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 리드 필름(400) 내에서 적절한 크기로 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)에서 제2 함몰부(455) 상의 리드 필름(400)은 실링부(250)와 접하지 않을 수 있다. 다시 말하면, 리드 필름(400)에서 제2 함몰부(455)가 위치하는 부분은 실링부(250)와의 간섭을 회피할 수 있다. 이에 따라, 제2 함몰부(455)가 전지 케이스(200) 내부에 노출되어 있을 수 있다. 제2 함몰부(455)가 전지 케이스(200) 내에서 발생된 가스가 유입되는 가스 유입구의 역할을 수행하므로, 리드 필름(400)에서 제2 함몰부(455)가 전지 케이스(200)의 내부에 노출되어 있는 면적이 커져, 전지 케이스(200)의 내부로부터 제2 함몰부(455)로 가스 유입이 원활하게 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 리드 필름(400)에서, 함몰부(450)는 전극 리드(300)를 기준으로 다양한 위치에 형성되어 있을 수 있다.
일 예로, 도 7(a)와 같이, 리드 필름(400)에서, 함몰부(450)는 전극 리드(300) 상에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 함몰부(450)는 전극 리드(300)의 중심부와 대응되는 위치에 형성되어 있을 수 있다.
다른 일 예로, 도 7(b)와 같이, 리드 필름(400)의 길이는 전극 리드(300) 폭 보다 클 수 있고, 함몰부(450)는 전극 리드(300)의 단부와 리드 필름(400)의 단부 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 리드 필름(400)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서 리드 필름(400)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 전극 리드(300)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서 전극 리드(300)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다. 다르게 말하면, 리드 필름(400)에서, 함몰부(450)는 전극 리드(300)를 회피한 위치에 형성되어 있을 수 있다. 다만, 함몰부(450)의 위치는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 리드 필름(400) 내에서 적절한 위치에 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)에 형성되어 있는 함몰부(450)의 위치를 조절하여, 리드 필름(400)의 내구성 및 기밀성을 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 함몰부(450)의 위치에 따라, 함몰부(450)의 크기를 조절하여, 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따르면, 전극 리드(300)를 기준으로, 리드 필름(400)과 전극 탭(115)은 서로 이격되어 있을 수 있다. 함몰부(450)의 만입된 단부 상의 리드 필름(400)이 실링부(250)와 접하지 않아 리드 필름(400)의 폭을 종래보다 짧게 고안할 수 있어, 리드 필름(400)과 전극 탭(115) 사이의 거리가 충분히 이격되어 있을 수 있다. 여기서, 리드 필름(400)의 폭이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향에서의 리드 필름의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 지칭한다.
이에 따라, 리드 필름(400)과 전극 탭(115)이 서로 겹쳐서 단차가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 이러한 단차로 인해 접착 성능 불량이 유발되는 것과 높은 압력에서 전지셀(100)이 손상되는 것 또한 방지할 수 있다.
도 8은 도 3의 b-b` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 8을 참조하면, 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스는 리드 필름(400)의 함몰부(450)를 향해 배출될 수 있다. 여기서, 전지셀(100)의 내부의 압력은 함몰부(450) 내부의 압력보다 높고, 이에 따른 압력 차이가 가스의 추진력(driving force)으로 작용할 수 있다. 여기서, 함몰부(450)는 외부를 향해 개방되어 있어, 함몰부(450) 내부의 압력은 외부의 압력과 동일할 수 있다.
이에 따라, 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스는 함몰부(450)를 향해 배출되고, 함몰부(450)에 유입된 가스는 외부를 향해 용이하게 배출될 수 있다. 또한, 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스의 외부 배출량 또한 증가될 수 있다.
또한, 함몰부(450)가 전지 케이스(200)의 내측 방향으로 만입되고 전지 케이스(200)의 외부를 향해 개방되어 있어, 함몰부(450)가 전지 케이스(200) 내부의 전해액에 노출되지 않을 수 있고, 파우치의 기밀성 및 내구성 또한 확보할 수 있는 이점이 있다.
이 때, 함몰부(450)의 만입된 단부는 전지 케이스(200) 내에서 발생된 가스가 유입되는 가스 유입구의 역할을 수행할 수 있고, 전지 케이스(200)의 외부를 향해 개방된 함몰부(450)의 단부는 함몰부(450)로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스 배출구의 역할을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 함몰부(450)의 상면을 감싸는 리드 필름(400)의 두께(H)가 100 내지 300 ㎛, 또는 100 내지 200 ㎛일 수 있다. 본 명세서에서, 함몰부(450)의 상면을 감싸는 리드 필름(400)의 두께(H)가 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 케이스(200) 내부의 가스가 함몰부(450)로 유입되기 더욱 용이할 수 있다. 본 명세서에서, 함몰부(450)의 상면을 감싸는 리드 필름(400)이란, 함몰부(450)와 전극 리드(300) 사이의 리드 필름(400)을 지칭한다.
도 8을 참조하면, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 함몰부(450)의 후면을 감싸는 리드 필름(400)의 폭(W)이 2 mm 이상, 또는 2 mm 내지 3 mm 일 수 있다. 여기서, 상기 함몰부(450)의 후면을 감싸는 리드 필름(400)의 폭은 함몰부(450)의 만입된 단부와 리드 필름(400)의 전지 케이스(200)의 내측 단부 사이 거리의 최대값을 의미한다. 상기 함몰부(450)의 후면을 감싸는 리드 필름(400)의 폭(W)이 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 케이스(200) 내부에서 발생한 가스가 함몰부(450)로 유입되는 과정에서 리드 필름(400)이 찢어지는 현상을 방지하기 더욱 용이할 수 있다.
전지 케이스(200) 내에서 발생된 가스가 함몰부(450)로 유입될 때에 가스 유입 부분 상에 실링부(250)가 접하는 경우, 전지 케이스(200) 내부로부터 함몰부(450)로의 가스 유입이 실링부(250)에 의해 방해받을 수 있다. 이에 따라, 함몰부(450)로 유입되는 가스량이 크게 줄어드는 문제가 있다. 예컨대, 리드 필름(400)에서 함몰부(450)의 만입된 단부 상면의 리드 필름 상에서 가스 투과에 의해 전지 케이스(200) 내부의 가스가 함몰부(450)로 유입될 수 있는데, 함몰부(450)의 만입된 단부 상면의 리드 필름이 실링부(250)와 접하는 경우, 전지 케이스(200) 내부로부터 함몰부(450)로의 가스 유입이 실링부(250)에 의해 방해받을 수 있다.
도 8을 참조하면, 만입 실링부(250H)가 함몰부(450)의 가스 유입 부분 상에 위치하여 리드 필름(400)에서 함몰부(450)의 가스 유입 부분과 실링부(250)와의 간섭을 회피할 수 있다.
또한, 리드 필름(400)에서 함몰부(450)의 가스 유입 부분이 전지 케이스(200) 내부에 노출되어 있을 수 있다. 본 명세서에서, 전지 케이스(200) 내부란, 실링부(250)의 전지 케이스 내측 단부보다 전지 케이스(200)의 내측 방향의 공간을 의미하는 것이다. 즉, 리드 필름(400)에서 함몰부(450)의 가스 유입 부분이 전지 케이스(200)의 내부에 노출되어 있는 면적이 커져, 전지 케이스(200)의 내부로부터 함몰부(450)로 가스 유입이 원활하게 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에서 도 3의 b-b` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 9를 참조하면, 함몰부(450) 내에 통기층(500)이 삽입되어 있을 수 있다. 상기 통기층(500)은 상기 리드 필름(400)보다 통기도가 높은 소재를 포함한다. 통기도가 더 높다는 것은, 소정의 압력을 갖는 가스가 일 방향으로 투과될 때, 투과되는 가스의 양이 상대적으로 더 많은 것을 의미할 수 있다. 함몰부(450) 내에 통기층(500)이 삽입되어 있는 경우, 전지 케이스(200) 내부에서 발생하여 함몰부(450)로 유입된 가스가 소정 압력 이상이 되지 않아도 통기성이 높은 통기층(500)에 의해 전지 케이스(200) 외부로 배출될 수 있어 전지 내부의 가스를 전지 외부로 배출하기 더욱 용이할 수 있다.
일례로, 상기 통기층(500)은 상기 리드 필름(400)에 비해 다공성인 소재를 포함할 수 있다. 즉, 통기층(500)은 리드 필름(400)보다 단위 부피당 기공의 비율이 높은 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 통기층(500)의 가스 투과도(permeability)가 1.6 e5 내지 1.6 e7 barrer, 또는 1 e6 내지 3 e6 barrer일 수 있다. 예컨대, 상기 통기층(500)의 이산화탄소 투과도가 전술한 범위를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 통기층(500)은 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지, 불소계 수지, 천연 소재, 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber) 및 금속 섬유(metal fiber)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 통기층(500)은 전술한 가스 투과도 값을 만족하는 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지, 불소계 수지, 천연 소재, 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber) 및 금속 섬유(metal fiber)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리비닐디플로라이드(Polyvinyldifluoride, PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 불소계 수지는, 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 폴리비닐리덴 플로라이드(Polyvinylidene fluoride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있으며, 상기 천연 소재는 cotton 및 wool으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 통기층(500)의 두께가 50 내지 150 ㎛, 또는 50 내지 100 ㎛일 수 있다. 상기 통기층(500)의 두께가 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 케이스(200) 내부의 가스가 전지 케이스(200) 외부로 배출되기 더욱 용이할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 단면도이다. 도 10(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 실링툴(1000)의 단면도이고, 도 10(b)는 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 제1 실링툴(1000)의 단면도이다.
도 10(a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀 제조 장치는, 전지셀(100)을 제조하는 장치로서, 제1 실링면(1050), 및 만입면(1050H)이 형성되어 있는 제1 실링툴(1000)을 포함한다.
상기 만입면(1050H)은 상기 함몰부(450)의 가스 유입 부분의 적어도 일부 상의 전지 케이스(200)를 실링한다. 이에 따라, 만입 실링부(250H)가 형성될 수 있다.
상기 제1 실링면(1050)은 상기 만입면(1050H)에 의해 실링되는 영역을 제외한 함몰부(450) 상의 전지 케이스(200)를 실링한다.
상기 제1 실링툴(1000)을 이용하면, 실링부(250)와 리드 필름(400) 사이의 밀봉성 혹은 접착 성능을 유지하면서도, 만입면(1050H)에 의해 만입 실링부(250H)를 형성할 수 있다. 상기 만입면(1050H)의 형상은 이에 한정되지 아니하고, 전지 케이스(200)의 밀봉성이 유지될 수 있는 크기의 사각형 또는 반원형의 형상 등으로 만입된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 제1 실링면(1050)의 길이는 상기 함몰부(450)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 단, 함몰부(450)의 가스 유입 부분까지는 연장되지 않는다. 여기서, 제1 실링면(1050)의 길이란, 전극 리드(300) 돌출 방향에서의 제1 실링면(1050)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 함몰부(450)의 길이 방향이란, 전극 리드(300)의 돌출 방향에서의 함몰부(450)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
또한, 상기 제1 실링면(1050)의 폭은 상기 함몰부(450)의 폭 방향을 따라 연장될 수 있다. 여기서, 제1 실링면(1050)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 제1 실링면(1050)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 상기 함몰부(450)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 함몰부(450)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다. 상기 제1 실링면(1050)의 폭은 상기 함몰부(450)의 폭과 동일하거나 클 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 제1 실링툴(1000)이 제1 실링면(1050), 만입면(1050H), 및 제1 경사면(1010)을 포함할 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 만입면(1050H)은 제1 경사면(1010)과 같이 경사진 면으로 형성될 수 있되, 만입면(1050H)의 경사각은 제1 경사면(1010)의 경사각보다 작을 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 단면도이다. 도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 실링툴(2000)의 단면도이고, 도 11(b)는 본 발명의 다른 실시예예 따른 제2 실링툴(2000)의 단면도이다.
도 11(a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀 제조 장치는, 제2 실링면(2050)이 형성되어 있는 제2 실링툴(2000)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 실링면(2050)은 상기 함몰부(450) 상의 영역을 제외한 전지 케이스(200)를 실링한다. 이에 따라, 리드 필름(400) 내에 함몰부(450)가 위치하더라도, 함몰부(450)가 위치하지 않은 리드 필름(400) 부분과 실링부(250)가 서로 밀봉되어 있을 수 있어, 제2 실링툴(2000)에 의해 전지 케이스(200)의 밀봉력이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 제1 실링면(1050)의 길이는 상기 제2 실링면(2050)의 길이보다 짧을 수 있다. 즉, 제1 실링면(1050)에 의해 형성되는 실링부(250)의 길이가 제2 실링면(2050)에 의해 형성되는 실링부(250)의 길이보다 짧을 수 있다. 이에 따라, 함몰부(450)의 가스 유입 부분 상에 실링부(250)가 위치하지 않아, 전지 케이스(200)의 내부로부터 함몰부(450)로 가스 유입이 원활하게 수행될 수 있다.
도 11(b)를 참조하면, 제2 실링툴(2000)이 제2 실링면(2050), 및 제2 경사면(2010)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 제1 경사면(1010)의 경사각과 상기 제2 경사면(2010)의 경사각은 서로 동일하거나 유사할 수 있다. 이에 따라, 제1 경사면(1010)과 제2 경사면(2010)이 각각 접하는 수납부(210)의 외측면의 경사각이 서로 동일하거나 유사할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 제1 실링툴(1000)과 제2 실링툴(2000)은 서로 일체화되어 있을 수 있다. 일 예로, 제1 실링툴(1000) 및 한 쌍의 제2 실링툴(2000)이 일체화되어 있되, 제1 실링툴(1000)은 한 쌍의 제2 실링툴(2000) 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 함몰부(450)의 위치에 따라, 한 쌍의 제2 실링툴(2000)은 서로 동일한 폭을 가지거나, 상이한 폭을 가질 수 있다.
이에 따라, 함몰부(450)의 위치에 따라, 제1 실링툴(1000) 및 제2 실링툴(2000)이 일체화되어 있어, 전지셀(100)의 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
도 12는 도 10(b)의 전지셀 제조 장치에 의해 제조되는 전지셀에서, 도 7에서 b1-b1' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 10(b) 및 도 12를 참조하면, 제1 실링툴(1000)은 제1 상부 실링툴(1100) 및 제1 하부 실링툴(1200)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 상부 실링툴(1100)은 제1 상부 경사면(1110), 제1 상부 실링면(1150), 및 상부 만입면(1150H)이 형성되어 있고, 제1 하부 실링툴(1200)은 제1 하부 경사면(1210), 제1 하부 실링면(1250), 및 하부 만입면(1250H)이 형성되어 있다. 여기서. 제1 상부 실링툴(1100)은 실링부(250)를 기준으로 상부에 위치하고, 제1 하부 실링툴(1200)은 하부에 위치한다. 여기서, 제1 상부 실링툴(1100)을 기준으로 설명하되, 제1 하부 실링툴(1200)의 경우에도 동일하게 설명될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 상부 실링툴(1100)에서, 상부 만입면(1150H)은 함몰부(450)의 가스 유입 부분의 적어도 일부 상에 위치할 수 있고, 제1 상부 실링면(1150)은 상기 상부 만입면(1150H)에 의해 실링되는 영역을 제외한 함몰부(450) 상의 전지 케이스(200) 상에 위치할 수 있다. 즉, 상부 만입면(1150H)은 수납부(210)의 외측면과 접하여, 함몰부(450)의 가스 유입 부분이 위치하는 리드 필름 상에 만입 실링부(250H)를 형성할 수 있다. 또한, 제1 상부 실링면(1150)이 실링부(250)에 접하여, 전지 케이스(200)를 밀봉시킬 수 있다.
일 예로, 도 7과 같이 함몰부(450)는 제1 함몰부(451) 및 제2 함몰부(455)를 포함하는 경우, 제1 상부 실링면(1150)의 길이는 제1 함몰부(451)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있고, 상부 만입면(1150H)의 길이는 제2 함몰부(455)의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 상부 실링면(1150)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 제1 상부 실링면(1150)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 제1 함몰부(451)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 제1 함몰부(451)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다. 또한, 상부 만입면(1150H)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 상부 만입면(1150H)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
또한, 제1 상부 실링면(1150) 및 상부 만입면(1150H)의 폭은 제2 함몰부(455)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 상부 실링면(1150)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 제1 상부 실링면(1150)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미하고, 상부 만입면(1150H)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향과 직교하는 방향에서의 상부 만입면(1150H)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 제조 장치에서, 제1 실링툴(1000)에 의해, 함몰부(450)의 가스 유입 위치하는 부분 상에 만입 실링부(250H)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 전지 케이스(200) 내부로부터 함몰부(450)로의 가스 유입이 원활하게 수행될 수 있다.
도 13은 도 11(b)의 전지셀 제조 장치에 의해 제조되는 전지셀에서, 도 7에서 b2-b2' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 11(b) 및 도 13을 참조하면, 제2 실링툴(2000)은 제2 상부 실링툴(2100) 및 제2 하부 실링툴(2200)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 상부 실링툴(2100)은 제2 상부 경사면(2110) 및 제2 상부 실링면(2150)이 형성되어 있고, 제2 하부 실링툴(2200)은 제2 하부 경사면(2210) 및 제2 하부 실링면(2250)이 형성되어 있다. 여기서. 제2 상부 실링툴(2100)은 실링부(250)를 기준으로 상부에 위치하고, 제2 하부 실링툴(2200)은 하부에 위치한다. 여기서, 제2 상부 실링툴(2100)을 기준으로 설명하되, 제2 하부 실링툴(2200)의 경우에도 동일하게 설명될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 상부 실링툴(2100)에서, 제2 상부 실링면(2150)은 실링부(250)에서 함몰부(450)가 위치하지 않는 부분 상에 위치할 수 있다. 즉, 제2 실링툴(2000)은 리드 필름(400)을 기준으로 함몰부(450) 상의 영역을 제외한 전지 케이스(200) 상에 제2 실링면(2050)이 위치하여, 리드 필름(400)과 실링부(250)가 밀봉될 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400) 내에 함몰부(450)가 위치하더라도, 함몰부(450)가 위치하지 않은 리드 필름(400) 부분과 실링부(250)가 서로 밀봉되어 있을 수 있어, 제2 실링툴(2000)에 의해 전지 케이스(200)의 밀봉력이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은 상기에서 설명한 전지셀을 포함한다. 한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수도 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지셀
110: 전극조립체
200: 전지 케이스
210: 수납부
250: 실링부
250H: 만입 실링부
300: 전극 리드
400: 리드 필름
410: 내부층
500: 통기층
450: 함몰부
451: 제1 함몰부
455: 제2 함몰부
1000: 제1 실링툴
2000: 제2 실링툴

Claims (29)

  1. 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스;
    상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및
    상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고,
    상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내측 방향으로 만입된 함몰부가 형성되어 있고,
    상기 함몰부는 상기 전지 케이스의 외부를 향해 개방되어 있고,
    상기 함몰부의 가스 유입 부분 상에 위치하는 실링부는 전지 케이스의 내측에서 외측 방향으로 만입된 만입 실링부를 구비하고,
    상기 만입 실링부는 평면 상에서 상기 가스 유입 부분의 적어도 일부와 중첩되지 않는 전지셀.
  2. 제1항에서,
    상기 함몰부의 가스 유입 부분이 상기 전지 케이스 내부에 노출되어 있는 전지셀.
  3. 제1항에서,
    상기 함몰부는 제1 함몰부 및 제2 함몰부를 포함하고,
    상기 제1 함몰부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 제2 함몰부는 상기 실링부의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 전지셀.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 함몰부의 일 단부는 상기 전지 케이스의 외부를 향해 개방되어 있되, 상기 제1 함몰부의 타 단부는 상기 제2 함몰부와 연통하는 전지셀.
  5. 제3항에서,
    상기 만입 실링부가 상기 제2 함몰부 상에 위치하는 전지셀.
  6. 제5항에서,
    상기 만입 실링부가 상기 제2 함몰부의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 전지셀.
  7. 제6항에서,
    상기 만입 실링부의 길이는 상기 제2 함몰부의 길이와 동일하거나 이보다 큰 전지셀.
  8. 제5항에서,
    상기 만입 실링부의 폭은 상기 제2 함몰부의 폭과 동일하거나 이보다 큰 전지셀.
  9. 제1항에서,
    상기 리드 필름의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer인 전지셀.
  10. 제1항에서,
    상기 리드 필름의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g인 전지셀.
  11. 제1항에서,
    상기 리드 필름은 폴리올레핀 계열의 물질을 포함하는 전지셀.
  12. 제1항에서,
    상기 함몰부 내에 통기층이 삽입되어 있고,
    상기 통기층은 상기 리드 필름보다 통기도가 높은 소재를 포함하는 전지셀.
  13. 제12항에서,
    상기 통기층의 두께가 50 내지 150 ㎛인 전지셀.
  14. 제12항에서,
    상기 통기층의 가스 투과도(permeability)가 1.6 e5 내지 1.6 e7 barrer인 전지셀.
  15. 제12항에서,
    상기 통기층이 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지, 불소계 수지, 천연 소재, 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber), 금속 섬유(metal fiber), 또는 이들 중 2 이상을 포함하는 전지셀.
  16. 제1항에서,
    상기 리드 필름과 상기 전극 탭은 서로 이격되어 있는 전지셀.
  17. 제1항에서,
    상기 리드 필름은 함몰부 내면 중 적어도 일면을 덮는 내부층을 더 포함하는 전지셀.
  18. 제17항에서,
    상기 내부층을 이루는 소재는, 상기 리드 필름을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높고, 전해액에 반응하지 않는 전지셀.
  19. 제18항에서,
    상기 내부층은 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 전지셀.
  20. 제1항에서,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로,
    상기 함몰부의 후면을 감싸는 리드 필름의 폭이 2 mm 이상인 전지셀.
  21. 제1항에서,
    상기 함몰부의 상면을 감싸는 리드 필름의 두께가 100 내지 300 ㎛인 전지셀.
  22. 제1항에 따른 전지셀을 제조하는 장치로서,
    제1 실링면, 및 만입면이 형성되어 있는 제1 실링툴을 포함하고,
    상기 만입면은 상기 함몰부의 가스 유입 부분의 적어도 일부 상의 전지 케이스를 실링하고,
    상기 제1 실링면은 상기 만입면에 의해 실링되는 영역을 제외한 함몰부 상의 전지 케이스를 실링하는 전지셀 제조 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 실링툴이 제1 실링면, 만입면, 및 제1 경사면을 포함하는 전지셀 제조 장치.
  24. 제22항에서,
    상기 전지셀 제조 장치는 제2 실링면이 형성되어 있는 제2 실링툴을 더 포함하고,
    상기 제2 실링면이 상기 함몰부 상의 영역을 제외한 전지 케이스를 실링하는 전지셀 제조 장치.
  25. 제24항에서,
    상기 제2 실링툴이 제2 실링면, 및 제2 경사면을 포함하는 전지셀 제조 장치.
  26. 제24항에서,
    상기 제1 실링면의 길이는 상기 제2 실링면의 길이보다 짧은 전지셀 제조 장치.
  27. 제22항에서,
    상기 제1 실링면의 길이는 상기 함몰부의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 전지셀 제조 장치.
  28. 제22항에서,
    상기 제1 실링면의 폭은 상기 함몰부의 폭 방향을 따라 연장되어 있는 전지셀 제조 장치.
  29. 제24항에서,
    상기 제1 실링툴과 상기 제2 실링툴은 서로 일체화되어 있는 전지셀 제조 장치.
KR1020220011084A 2021-01-28 2022-01-25 전지셀 및 전지셀 제조 장치 KR20220109333A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210012231 2021-01-28
KR1020210012231 2021-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220109333A true KR20220109333A (ko) 2022-08-04

Family

ID=82654781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220011084A KR20220109333A (ko) 2021-01-28 2022-01-25 전지셀 및 전지셀 제조 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11984609B2 (ko)
EP (1) EP4195378A2 (ko)
JP (1) JP2023518832A (ko)
KR (1) KR20220109333A (ko)
CN (1) CN115428242A (ko)
WO (1) WO2022164182A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115224406B (zh) * 2022-09-15 2023-02-28 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子设备

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5846824A (ja) 1981-09-11 1983-03-18 株式会社東芝 保護継電装置
JPS6163761U (ko) 1984-10-01 1986-04-30
KR100684724B1 (ko) 2005-04-26 2007-02-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 안전장치
KR101011807B1 (ko) 2007-04-06 2011-02-07 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 상단 실링부를 포함하고 있는 이차전지
JP2009146812A (ja) 2007-12-17 2009-07-02 Nissan Motor Co Ltd 電池ケース及び組電池
KR101472168B1 (ko) * 2011-07-29 2014-12-12 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지 및 이를 이용한 중대형 전지팩
JP5423825B2 (ja) 2012-02-06 2014-02-19 大日本印刷株式会社 リチウム電池の外装体
KR20140087773A (ko) 2012-12-31 2014-07-09 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 파우치형 이차전지
KR101547403B1 (ko) 2013-01-11 2015-08-25 주식회사 엘지화학 일체형 양극 리드 및 음극 리드를 포함하는 이차전지 및 그 제조방법
KR20150062688A (ko) 2013-11-29 2015-06-08 주식회사 엘지화학 배터리 셀, 그리고 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩
KR102318043B1 (ko) 2015-04-22 2021-10-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101904587B1 (ko) * 2015-09-01 2018-10-04 주식회사 엘지화학 전지셀 및 그의 제조방법
KR102066013B1 (ko) 2016-02-17 2020-01-14 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그의 제조방법
US10141550B2 (en) 2016-10-20 2018-11-27 Ford Global Technologies, Llc Pouch battery cell assembly for traction battery
KR102282411B1 (ko) 2017-08-25 2021-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그 제조방법
KR102555751B1 (ko) 2017-10-17 2023-07-14 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스
US11527800B2 (en) 2017-12-13 2022-12-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
KR102361569B1 (ko) 2018-04-23 2022-02-10 주식회사 엘지에너지솔루션 가스배출수단이 구비된 파우치형 이차전지
KR102310348B1 (ko) 2019-07-24 2021-10-07 엘지전자 주식회사 로터리 압축기

Also Published As

Publication number Publication date
US11984609B2 (en) 2024-05-14
US20230187748A1 (en) 2023-06-15
CN115428242A (zh) 2022-12-02
JP2023518832A (ja) 2023-05-08
WO2022164182A3 (ko) 2022-09-22
EP4195378A2 (en) 2023-06-14
WO2022164182A2 (ko) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220109333A (ko) 전지셀 및 전지셀 제조 장치
KR102498916B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102645005B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102587122B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
US20230178830A1 (en) Battery Cell and Battery Module Including the Same
KR102616196B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102657917B1 (ko) 전지셀 및 이를 제조하는 전지셀 제조 장치
KR102647342B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102539734B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102612573B1 (ko) 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
US20230411769A1 (en) Battery Cell And Battery Cell Manufacturing Apparatus For Manufacturing Same
KR20220121748A (ko) 전지셀, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20230173641A (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20220147048A (ko) 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
JP2024501512A (ja) 電池セル及びそれを含む電池モジュール
KR20220126256A (ko) 전지셀 및 이를 제조하는 전지셀 제조 장치
KR20240032786A (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20230007954A (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination