KR20230025140A - 이차전지용 파우치 백 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지 - Google Patents

이차전지용 파우치 백 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개폐가 가능한 파우치 백 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 디개싱 공정 후 버려지는 파우치 백이 발생하지 않아 경제적인 효과를 갖는다.

Description

이차전지용 파우치 백 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지{POUCH BAG FOR SECONDARY BATTERY AND POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 파우치 백 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등 모바일 기기들의 전원으로 널리 사용되고 있다. 특히 리튬 이차전지의 사용은 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점으로 인해 급속도로 증가되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물을 양극 활물질로, 탄소재를 음극 활물질로 사용하며, 일반적으로, 사용되는 전해질의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류되기도 하며, 전지의 외형에 따라 원통형, 각형 및 파우치형 이차전지로 분류되기도 한다. 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높다.
그 중에서도 형태 및 크기에 제약이 없고, 열융착을 통한 조립이 쉬우며, 이상 거동 발생시 기체나 액체를 내보내는 효과가 용이하여 경량의 얇은 두께의 셀 제작에 특히 적합한 파우치형 이차전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 일반적으로 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 백에 전극 조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 즉, 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트에 전극 조립체의 장착을 위한 수납부를 포밍하고, 상기 수납부에 전극 조립체를 장착한 상태에서 상기 알루미늄 라미네이트 시트에서 분리되어 있는 별도의 알루미늄 라미네이트 시트 또는 연장되어 있는 알루미늄 라미네이트 시트를 열융착하는 것으로 제조된다.
파우치형 이차전지의 제조방법에 있어, 상기 수납부에 전극 조립체를 장착한 후 전해액을 주입하여 파우치 백을 밀봉한다. 이후 전해액에 포함된 가스를 제거하는 추가적인 디개싱(degassing) 공정을 수행한다. 그 후 필요없는 알루미늄 라미네이트 시트를 절단하는 공정을 수행하여 파우치형 이차전지를 제조한다. 알루미늄 라미네이트 시트는 가스 발생을 대비하여 크기가 크게 제작되어야 하며, 디개싱 공정 후 많은 양의 시트가 버려지게 된다.
따라서, 경제성 등을 고려하여 디개싱 공정 후 버려지는 시트가 없이 제작될 수 있는 파우치 백이 필요한 상황이다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0134242호
본 발명은 파우치형 이차전지의 제조 공정 중 가스를 제거하는 디개싱 공정에서, 파우치 백을 열어 가스를 제거한 후 파우치 백을 닫을 수 있는, 개폐가 가능한 파우치 백을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 전극 조립체 수납부 및 실링부를 포함하며,
상기 실링부에 반복적으로 개폐 가능한 개폐부가 구비된 이차전지용 파우치 백을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 파우치 백은 금속층 및 상기 금속층의 일면에 형성된 내부 수지층을 포함하는 파우치 필름으로 구성되며,
상기 개폐부는, 함께 실링되는 2장의 파우치 필름 중 어느 하나의 내부 수지층에 구비된 돌기부 및 다른 하나의 내부 수지층에 구비된 상기 돌기 고정부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실링부는 전극 조립체 수납부 둘레에 고리 형태로 위치되며,
상기 개폐부는 전극 조립체 수납시 전극 단자가 위치하는 축을 기준으로 좌측 또는 우측 실링부에 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 돌기부는 내부 수지층의 표면으로부터 돌출된 돌기를 구비하며,
상기 돌기 고정부는 내부 수지층의 표면으로부터 만입된 홈을 구비한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 돌기는 내부 수지층 표면의 일직선 상에 다수개로 형성되며,
상기 만입된 홈은 내부 수지층 표면의 일직선 상에 다수개로 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 돌기는 구형 또는 다각 기둥의 형태로 돌출된 것이며,
상기 홈은 구형 또는 다각 기둥의 형태로 만입된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 돌기는 내부 수지층 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성되며,
상기 만입된 홈은 내부 수지층 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 개폐부는 돌기부 및 돌기 고정부의 끼움 결합 및 끼움 해제에 의해 개폐 가능한 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 파우치 백;
상기 파우치 백에 수납된 전극 조립체; 및
상기 파우치 백에 충전된 전해액;을 포함하는 파우치형 이차전지를 제공한다.
본 발명의 파우치 백은 개폐가 가능하여, 파우치형 이차전지 제조시 파우치 백을 열어 가스를 제거한 후 파우치 백을 닫을 수 있다. 따라서, 가스 제거 공정 후 버려지는 파우치 백이 없어 경제성이 매우 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 제조과정 중 잉여부 제거 전의 파우치형 이차전지의 형태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 6은 종래의 파우치형 이차전지의 제조 과정 중 디개싱 공정을 대략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 파우치 백의 열린 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 파우치 백의 닫힌 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태로서 파우치 백의 개폐부가 열린 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태로서 파우치 백의 개폐부가 열린 상태를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태로서 파우치 백의 개폐부가 닫힌 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지 제조과정 중 잉여부 제거 전의 파우치형 이차전지의 형태를 모식적으로 도시한 도면으로, 전극 조립체 수납부(110)에 전극 조립체가 수납된 상태이다.
도 2 내지 도 6은 종래의 파우치 백을 사용한 파우치형 이차전지의 제조 과정 중 디개싱 공정을 대략적으로 도시한 도면들이다.
종래의 파우치형 이차전지의 제조과정 중 디개싱 공정을 설명하면 다음과 같다:
먼저, 도 2에서와 같이 파우치 백(100)의 전극 조립체 수납부(110)에 전극 조립체(11)를 장착하고, 상기 전극 조립체(11)를 둘러싼 외주면 중 잉여부(14)를 제외한 부위인 실링부(120)을 열융착시켜 실링한다. 상기 잉여부(14)는 실링이 이루어지지 않았으므로 상기 잉여부(14)를 통해 전해액을 주입한다.
그 다음 도 3과 같이 잉여부(14)의 일측 모서리 끝단(15)를 열융착하고, 충전과 방전을 수행하여 파우치형 이차전지(10)를 활성화시키는 포메이션(formation) 과정을 진행한다. 상기 포메이션 과정은 전극(특히, 음극)의 표면에 전해액에 의한 보호 피막을 형성하여 완성 이차전지에서의 전해액 분해 반응을 억제하는 등의 목적으로 수행되는 것이다. 상기 포메이션 과정 중에 전지의 내부에서 가스가 발생하며, 발생된 가스와 잉여 전해액은 잉여부(14)에 모여 포집된다.
그 후 도 4에 도시된 바와 같이 잉여부(14)에 관통구(17)를 형성시켜 상기 관통구(17)로 가스를 배출시키는 디개싱(degassing) 공정을 수행한다. 디개싱 공정 후 도 5에서와 같이 절단부(16)를 기준으로 절단부(16)와 전극 조립체(11) 사이의 외주면을 실링하고, 절단부(16)를 따라 절취하여 잉여부(14)를 제거한다.
종래의 파우치형 백(100)은 가스가 포집되는 잉여부(14)가 필요하며, 잉여부(14)에 포집된 가스를 제거하는 디개싱 공정 후 절단부(16)를 따라 절취하여 잉여부(14)를 제거한다. 따라서, 버려지는 파우치 백이 발생하여 경제적이지 못한 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는 버려지는 파우치 백 없이 파우치형 이차전지를 제조할 수 있는 파우치 백을 제공하고자 하였다.
이하에서는 도 7 내지 11을 참조하여 일 실시예에 따른 이차전지용 파우치 백에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 파우치 백(100)의 열린 상태를 도시한 것이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 파우치 백(100)의 닫힌 상태를 도시한 것이다. 도 8은 전극 조립체 수납부(110)에 전극 조립체(10)가 수납된 것을 도시한 것이다.
도 7 및 8을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 파우치 백(100)은 전극 조립체 수납부(110) 및 실링부(120)를 포함하며, 상기 실링부(120)에 반복적으로 개폐 가능한 개폐부(130)를 구비하고 있다.
상기 실링부(120)는 전극 조립체 수납부(110) 둘레에 고리 형태로 위치되며, 상기 개폐부(130)는 전극 조립체 수납시 전극 단자가 위치하는 축을 기준으로 좌측 또는 우측 실링부에 형성되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 실링부(120)는 전극 조립체 수납부(110) 둘레에 4각 고리 형태로 위치되는 것일 수 있다.
상기 이차전지용 파우치 백(100)은 금속층(210) 및 상기 금속층(210)의 일면에 형성된 내부 수지층(220)을 포함하는 파우치 필름(200)으로 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 개폐부(130)는, 도 9 내지 11에 도시된 바와 같이, 함께 실링되는 2장의 파우치 필름(200) 중 어느 하나의 내부 수지층(220)에 구비된 돌기부(221) 및 다른 하나의 내부 수지층에 구비된 상기 돌기 고정부(222)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 돌기부(221)는 내부 수지층(220)의 표면으로부터 돌출된 돌기를 구비하며, 상기 돌기 고정부(222)는 내부 수지층(220)의 표면으로부터 만입된 홈을 구비한 것일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 돌기는 내부 수지층(220) 표면의 일직선 상에 다수개로 형성된 것일 수 있다. 또한, 상기 돌기는 인접한 다른 하나의 돌기와 이격 거리를 가질 수 있다. 상기 만입된 홈은 내부 수지층(220)의 표면의 일직선 상에 다수개로 형성된 것일 수 있다. 이 때 상기 돌기 및 홈은 동일한 개수 및 이격 거리로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 구형 또는 다각 기둥의 형태로 내부 수지층(220)의 표면으로부터 돌출된 것이며, 상기 홈은 구형 또는 다각 기둥의 형태로 내부 수지층(220)의 표면으로부터 만입된 것이다. 이 때 상기 돌기의 형태와 홈의 형태는 동일한 것일 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 돌기는 내부 수지층(220) 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성된 것일 수 있으며, 상기 만입된 홈은 내부 수지층(220) 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성된 것일 수 있다. 상기 돌기 및 홈은 길이방향 단면이 원형, 다각형 등의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 이차전지용 파우치 백(100)의 개폐는 상기 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)의 끼움 결합 및 끼움 해제에 의한 것일 수 있다.
도 9 및 도 10은 이차전지용 파우치 백(100)의 개폐부(130)가 열린 상태를 도시한 것이다. 즉, 도 9 및 도 10은 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)의 끼움이 해제된 상태를 도시한 것으로, 상기 돌기부(221)의 돌기가 돌기 고정부(222)의 만입된 홈에 끼워지지 않은 상태인 것이다.
도 11은 이차전지용 파우치 백(100)의 개폐부(130)가 닫힌 상태를 도시한 것이다. 즉, 도 11은 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)가 끼움 결합된 상태를 도시한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 돌기부(221)의 돌기가 돌기 고정부(222)의 만입된 홈에 끼워짐에 따라 파우치 백(100)의 개폐부(130)가 닫힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 파우치 백(100)은 상기 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)가 끼움 결합 및 끼움 해제에 의해 개폐가 가능함에 따라, 파우치형 이차전지 제조시 가스가 포집되는 잉여부가 필요하지 않다. 그에 따라 절단부를 절취하여 잉여부를 제거하는 단계가 필요하지 않고, 제거되는 잉여부가 발생하지 않으므로 버려지는 파우치형 백 없이도 파우치형 이차전지를 제조할 수 있어 경제적인 효과를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)가 끼움 해제인 상태, 즉 파우치형 백(100)이 열린 상태에서 디개싱 공정을 수행하여 가스를 배출시킬 수 있다. 상기 디개싱 공정 후 상기 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)를 끼움 결합하여, 즉 파우치형 백(100)을 닫힌 상태로 하여 최종적으로 파우치형 이차전지를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 백(100)은 돌기부(221) 및 돌기 고정부(222)의 끼움 결합 및 해제에 따라 개폐가 가능하여 가스 수집 후 버려지는 별도의 잉여부를 포함하지 않아도 되어, 버려지는 파우치형 백이 발생하지 않아 매우 경제적이다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 파우치형 이차전지는 상술한 본 발명의 일 실시형태에의 파우치 백; 상기 파우치 백에 수납된 전극 조립체; 및 상기 파우치 백에 충전된 전해액;을 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극 조립체 및 전해액은 당 업계에 공지된 것일 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 파우치형 이차전지 11 : 전극 조립체
12, 13 : 전극 단자 14 : 잉여부
15 : 잉여부의 모서리 끝단 16 : 절단부
17 : 관통구 100 : 파우치형 백
110 : 전극 조립체 수납부 120 : 실링부
130 : 개폐부 200 : 파우치 필름
210 : 금속층 220 : 내부 수지층
221 : 돌기부 222 : 돌기 고정부

Claims (9)

  1. 전극 조립체 수납부 및 실링부를 포함하며,
    상기 실링부에 반복적으로 개폐 가능한 개폐부가 구비된 이차전지용 파우치 백.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 백은 금속층 및 상기 금속층의 일면에 형성된 내부 수지층을 포함하는 파우치 필름으로 구성되며,
    상기 개폐부는, 함께 실링되는 2장의 파우치 필름 중 어느 하나의 내부 수지층에 구비된 돌기부 및 다른 하나의 내부 수지층에 구비된 상기 돌기 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실링부는 전극 조립체 수납부 둘레에 고리 형태로 위치되며,
    상기 개폐부는 전극 조립체 수납시 전극 단자가 위치하는 축을 기준으로 좌측 또는 우측 실링부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는 내부 수지층의 표면으로부터 돌출된 돌기를 구비하며,
    상기 돌기 고정부는 내부 수지층의 표면으로부터 만입된 홈을 구비한 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는 내부 수지층 표면의 일직선 상에 다수개로 형성되며,
    상기 만입된 홈은 내부 수지층 표면의 일직선 상에 다수개로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는 구형 또는 다각 기둥의 형태로 돌출된 것이며,
    상기 홈은 구형 또는 다각 기둥의 형태로 만입된 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는 내부 수지층 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성되며,
    상기 만입된 홈은 내부 수지층 표면의 일직선 상에 연속된 선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 개폐부는 돌기부 및 돌기 고정부의 끼움 결합 및 끼움 해제에 의해 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 백.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 파우치 백;
    상기 파우치 백에 수납된 전극 조립체; 및
    상기 파우치 백에 충전된 전해액:을 포함하는 파우치형 이차전지.
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