KR20230048940A - Pouch type secondary battery and battery module including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치의 양 사이드에 실링부 및 연장부를 포함하는 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.The present disclosure relates to a pouch-type secondary battery and a battery module including the same, and more particularly, to a pouch-type secondary battery including a sealing part and an extension part on both sides of the pouch and a battery module including the same.
전자, 통신 및 우주 산업이 발전됨에 따라, 에너지 동력원으로서 이차 전지(secondary battery)의 수요가 급격히 증대되고 있다. 특히, 글로벌 친환경 정책의 중요성이 강조됨에 따라 전기 자동차 시장이 비약적으로 성장 중이며, 국내외에서 이차 전지에 관한 연구 개발이 활발히 이루어 지고 있다.As the electronics, communication and space industries develop, the demand for secondary batteries as an energy power source is rapidly increasing. In particular, as the importance of global eco-friendly policies is emphasized, the electric vehicle market is growing rapidly, and research and development on secondary batteries is being actively conducted at home and abroad.
이차 전지는 양극(cathode), 음극(anode) 및 그 사이에 배치된 분리막(separator)을 포함하는 전극 조립체와 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재인 전지 케이스를 구비한다. 이러한 이차 전지는 전지 케이스의 형상 및 구조에 따라 파우치형(pouch type), 각형(prismatic type) 또는 원통형(cylinder type) 등으로 구별될 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지는, 형상이 비교적 자유롭고, 구조가 간단하며, 단위 부피 당 전기 용량이 큰 이점에 의해 널리 사용되고 있다.A secondary battery includes an electrode assembly including a cathode, an anode, and a separator disposed therebetween, and a battery case, which is an exterior material for sealing and accommodating the electrode assembly together with an electrolyte solution. Such a secondary battery may be classified into a pouch type, a prismatic type, or a cylinder type according to the shape and structure of the battery case. In particular, pouch-type secondary batteries are widely used due to their relatively free shape, simple structure, and high electric capacity per unit volume.
대용량 전력을 소모하는 대형 전기 기기는 이차 전지들을 복수로 필요로 하며, 복수의 이차 전지들을 용이하게 이동하고 설치하기 위해 전지 모듈을 제조한 후, 이를 이용하여 전지 팩을 조립할 수 있다. 전지 모듈에 복수의 이차 전지들을 설치하면, 이차 전지들이 고정되어 외부로 전기를 안정적으로 공급할 수 있다.A large electric device consuming a large amount of power requires a plurality of secondary batteries, and after manufacturing a battery module to easily move and install the plurality of secondary batteries, a battery pack may be assembled using the battery module. When a plurality of secondary batteries are installed in the battery module, the secondary batteries are fixed to stably supply electricity to the outside.
한편, 이차 전지의 전극 조립체에서 전기가 생산되기 위해, 전극과 전해액 간의 화학 반응이 진행되고, 이러한 과정에서 열 및 가스가 발생한다. 전지 내부의 고온 및 고압 상태는 이차 전지 및 이를 설치한 전기 기기의 안정성 및 수명에 영향을 미칠 수 있으므로, 이를 제어하기 위한 다양한 방안이 제시되고 있다.Meanwhile, in order to generate electricity in the electrode assembly of the secondary battery, a chemical reaction between the electrode and the electrolyte proceeds, and heat and gas are generated in this process. Since the high temperature and high pressure conditions inside the battery may affect the stability and lifespan of the secondary battery and electric devices in which it is installed, various methods for controlling it have been proposed.
본 개시의 실시 예는 안정성 및 수명이 향상된 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.Embodiments of the present disclosure provide a pouch-type secondary battery with improved stability and lifespan and a battery module including the same.
본 개시의 실시 예에 따른 파우치형 이차 전지는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 복수 개의 전극 리드; 및 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치를 포함하고, 상기 파우치는, 원통형의 형상으로서, 양단이 개방되고 내부에 공간이 형성되어 상기 전극 조립체를 수용하는 몸체부; 상기 몸체부의 양단과 상기 전극 리드를 실링하는 실링부; 및 상기 실링부의 일부가 일 방향으로 연장되어 실링되는 연장부;를 포함할 수 있다.A pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present disclosure includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator; a plurality of electrode leads extending from the electrode assembly; and a pouch accommodating the electrode assembly, wherein the pouch has a cylindrical shape, both ends of which are open, and a space formed therein to accommodate the electrode assembly; a sealing portion sealing both ends of the body portion and the electrode lead; and an extension portion in which a portion of the sealing portion extends in one direction and is sealed.
실시 예에 있어서, 상기 연장부는 상기 전극 리드가 실링되는 부분의 일 측에 위치할 수 있다.In an embodiment, the extension part may be located on one side of a portion where the electrode lead is sealed.
실시 예에 있어서, 상기 연장부는 상기 실링부와 서로 다른 실링 강도로 실링될 수 있다.In an embodiment, the extension part may be sealed with a sealing strength different from that of the sealing part.
실시 예에 있어서, 상기 연장부는 상기 실링부보다 약한 실링 강도로 실링될 수 있다.In an embodiment, the extension part may be sealed with a lower sealing strength than the sealing part.
실시 예에 있어서, 상기 연장부는 상기 연장부의 말단으로부터 원통형으로 감아진 형태로 이루어질 수 있다.In an embodiment, the extension portion may be formed in a cylindrical shape wound from an end of the extension portion.
실시 예에 있어서, 상기 연장부는 상기 연장부의 말단으로부터 폴딩되는 형태로 이루어질 수 있다.In an embodiment, the extension part may be formed in a form that is folded from an end of the extension part.
실시 예에 있어서, 상기 실링부는 상기 실링부의 내측면의 적어도 일 부분에 굴곡면을 포함할 수 있다.In an embodiment, the sealing part may include a curved surface on at least a portion of an inner surface of the sealing part.
실시 예에 있어서, 상기 전극 조립체는 전극 및 분리막이 서로 적층되어 형성될 수 있다.In an embodiment, the electrode assembly may be formed by stacking electrodes and separators on each other.
본 개시의 실시 예에 따른 전지 모듈은, 상기 파우치형 이차 전지를 포함할 수 있다.A battery module according to an embodiment of the present disclosure may include the pouch-type secondary battery.
본 개시의 실시 예에 따른 전지 팩은, 상기 전지 모듈을 포함할 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present disclosure may include the battery module.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 안정성 및 수명이 향상된 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈이 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, a pouch-type secondary battery having improved stability and lifespan and a battery module including the same may be provided.
도 1은 실시 예에 따른 전극 조립체, 전극 리드 및 파우치가 결합된 파우치형 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 전극 조립체 및 전극 리드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 실시 예에 따른 파우치를 나타낸 평면도이다.
도 4는 실시 예에 따른 파우치의 실링부 및 연장부가 실링된 파우치형 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 5는 실시 예에 따른 파우치의 실링부 및 연장부가 서로 다른 실링 강도로 실링된 파우치형 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 6은 실시 예에 따른 파우치의 연장부가 원통형으로 감아진 형태를 갖는 파우치형 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 7은 실시 예에 따른 파우치의 연장부가 폴딩된 형태를 갖는 파우치형 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 8은 실시 예에 따른 복수 개의 파우치형 이차 전지 및 냉각부를 포함하는 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.1 is a plan view illustrating a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly, an electrode lead, and a pouch are combined according to an embodiment.
2 is a perspective view illustrating an electrode assembly and an electrode lead according to an embodiment.
3 is a plan view illustrating a pouch according to an embodiment.
4 is a plan view illustrating a pouch-type secondary battery in which a sealing portion and an extension portion of the pouch are sealed according to an embodiment.
5 is a plan view illustrating a pouch-type secondary battery in which a sealing portion and an extension portion of a pouch are sealed with different sealing strengths according to an embodiment.
6 is a plan view illustrating a pouch-type secondary battery in which an extension of a pouch is rolled in a cylindrical shape according to an embodiment.
7 is a plan view illustrating a pouch-type secondary battery in which an extension of a pouch has a folded shape according to an embodiment.
8 is a perspective view illustrating a battery module including a plurality of pouch-type secondary batteries and a cooling unit according to an embodiment.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 개시의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 개시의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.Structural or functional descriptions of the embodiments disclosed in this specification or application are only illustrated for the purpose of explaining embodiments according to the technical spirit of the present disclosure, and embodiments according to the technical spirit of the present disclosure In addition to the embodiments disclosed in the application, it may be implemented in various forms, and the technical spirit of the present disclosure is not construed as being limited to the embodiments described in this specification or application.
본 개시는 파우치의 양 사이드에 실링부 및 연장부를 포함하는 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.The present disclosure relates to a pouch-type secondary battery including a sealing part and an extension part on both sides of the pouch, and a battery module including the same.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관하여 설명한다.Hereinafter, a pouch-type secondary battery according to an embodiment and a battery module including the same will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시 예에 따른 전극 조립체(101), 전극 리드(102) 및 파우치(103)가 결합된 파우치형 이차 전지(100)를 나타낸 단면도이고, 도 2는 실시 예에 따른 전극 조립체(101) 및 전극 리드(102)를 나타낸 사시도이며, 도 3은 실시 예에 따른 파우치(103)를 나타낸 사시도이다. 도 2의 전극 조립체(101) 및 전극 리드(102)와 도 3의 파우치(103)를 결합하면, 도 1의 파우치형 이차 전지(100)가 형성될 수 있다.1 is a cross-sectional view showing a pouch-type
도 1을 참조하면, 파우치형 이차 전지(100)는 파우치(103), 파우치(103)의 내부에 수용된 전극 조립체(101) 및 전극 조립체(101)로부터 연장되어 형성된 전극 리드(102)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a pouch type
도 2를 참조하면, 전극 조립체(101)는 적층형(스택형) 구조로서, 양극 및 음극이 분리막을 사이에 두고 서로 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 조립체(101)는 젤리롤(권취형) 구조 등 다양한 방법 및 형상으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
전극 조립체(101)는 복수 개의 전극 탭(미도시)을 포함할 수 있으며, 전극 탭은 양극 및 음극과 각각 연결되어, 전자가 이동할 수 있는 경로가 될 수 있다. 복수 개의 전극 탭은 전극 조립체(101)의 네 측면으로부터 서로 다른 방향으로 돌출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 조립체(101)의 일 측면으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있다.The
적어도 하나의 전극 탭은 적어도 하나의 전극 리드(102)와 결합될 수 있다. 전극 탭은 양극 탭과 음극 탭을 포함할 수 있으며, 전극 리드(102)는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있다. 양극 탭은 양극 리드와 결합될 수 있고, 음극 탭은 음극 리드와 결합될 수 있다. 양극 리드 및 음극 리드는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 예를 들어, 양극 리드는 양극과 동일한 알루미늄(Al) 등의 재질일 수 있으며, 음극 리드는 음극과 동일한 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 등의 재질 일 수 있다.At least one electrode tab may be coupled to at least one
전극 리드(102)는 예를 들어, 스팟 용접 등을 사용하여 전극 조립체(101)의 전극 탭에 연결될 수 있다. 전극 리드(102)는 전극 탭의 형성 위치에 따라 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있고 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있다. 전극 리드(102)는 전극 조립체(101)와 전기적으로 연결되고, 파우치(103)의 외부로 노출되어, 다른 전지나 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있는 전극 단자 역할을 할 수 있다.The
도면에는 도시되지 않았으나, 양극은 양극 집전체 및 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 일 부분에는 양극 무지부가 형성될 수 있다. 양극 탭은 양극 무지부를 재단하여 형성하거나 양극 무지부에 별도의 도전 부재를 결합하여 형성할 수 있다. 양극 무지부에 별도의 도전 부재를 결합하여 양극 탭을 형성하는 경우, 용접, 예를 들어, 초음파 용접 등의 방법이 사용될 수 있다. 양극 무지부는 양극 탭과 전기적으로 연결되어, 양극 집전체에 모인 전자들이 외부 회로로 흘러가도록 할 수 있다.Although not shown in the drawings, the positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. A positive electrode uncoated portion may be formed in a portion of the positive electrode current collector on which the positive electrode active material layer is not formed. The positive electrode tab may be formed by cutting the positive electrode uncoated portion or by bonding a separate conductive member to the positive electrode uncoated portion. In the case of forming the anode tab by bonding a separate conductive member to the anode uncoated portion, a welding method, such as ultrasonic welding, may be used. The positive electrode uncoated portion may be electrically connected to the positive electrode tab so that electrons collected in the positive current collector may flow to an external circuit.
양극 집전체는 전기 전도도가 우수한 물질로 형성될 수 있고, 양극 탭은 양극 집전체와 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 양극 집전체 및 양극 탭은 알루미늄(Al) 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 양극 활물질층은 리튬 이온이 흡장 또는 탈리할 수 있도록 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 예를 들어, LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다.The cathode current collector may be formed of a material having excellent electrical conductivity, and the cathode tab may be formed of the same material as the cathode current collector. For example, the positive electrode current collector and the positive electrode tab may be formed of a material such as aluminum (Al). The positive electrode active material layer may use a chalcogenide compound so that lithium ions can be inserted or desorbed, and for example, a composite of LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2 (0<x<1), LiMnO2, etc. It can be formed using metal oxides.
음극은 화학 반응에 의해 발생한 전자를 모으는 음극 집전체, 음극 집전체의 상부에 형성된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 일 부분에는 음극 무지부가 형성될 수 있다. 음극 탭은 음극 무지부를 재단하여 형성하거나 음극 무지부에 별도의 도전 부재를 결합하여 형성할 수 있다. 음극 무지부에 별도의 도전 부재를 결합하여 음극 탭을 형성하는 경우, 용접, 예를 들어, 초음파 용접 등의 방법이 사용될 수 있다. 음극 무지부는 음극 탭과 전기적으로 연결되어, 음극 집전체에 모인 전자들이 외부 회로로 흘러가도록 할 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode current collector that collects electrons generated by a chemical reaction and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector. An anode uncoated portion may be formed in a portion of the anode current collector on which the anode active material layer is not formed. The negative electrode tab may be formed by cutting the negative electrode uncoated portion or by bonding a separate conductive member to the negative electrode uncoated portion. In the case of forming the negative electrode tab by bonding a separate conductive member to the negative electrode uncoated portion, a welding method, such as ultrasonic welding, may be used. The negative electrode uncoated portion may be electrically connected to the negative electrode tab so that electrons collected in the negative electrode current collector may flow to an external circuit.
음극 집전체는 전기전도도가 우수한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등으로 형성될 수 있다. 음극 탭은, 예를 들어, 니켈(Ni)로 형성될 수 있다. 음극 활물질층은 리튬 이온이 흡장, 탈리할 수 있는 탄소(C) 계열의 물질, 예를 들어, 규소(Si), 주석(Sn), 주석 산화물(Tin Oxide), 주석 합금 복합체(Tin Alloy Composite), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다.The anode current collector may be formed of a material having excellent electrical conductivity, for example, copper (Cu) or nickel (Ni). The negative electrode tab may be formed of, for example, nickel (Ni). The anode active material layer includes a carbon (C)-based material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, for example, silicon (Si), tin (Sn), tin oxide, and tin alloy composite. , transition metal oxide, lithium metal nitride, or lithium metal oxide.
분리막은 양극과 음극 사이에 형성되어, 양극과 음극이 서로 직접 접촉하지 못하도록 할 수 있다. 즉, 분리막은 양극과 음극을 차단시켜, 양극과 음극 사이에서 발생할 수 있는 쇼트를 방지할 수 있다. 분리막은 전하(예를 들어, 리튬 이온)의 이동이 가능한 다공성 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 분리막은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등과 같은 열가소성 수지로 형성될 수 있다. 전지 내부의 온도가 상승할 경우, 열가소성 수지의 융점 근처가 되면 다공성 구조로 형성된 분리막은 용융하여 동공이 막힘으로써 절연 필름이 될 수 있다(분리막의 봉공 또는 셧다운(shut down) 현상). 분리막이 절연 필름으로 바뀜으로써 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동이 차단되고, 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 되어 전지 내부의 온도 상승이 중단될 수 있다.The separator may be formed between the positive electrode and the negative electrode to prevent direct contact between the positive electrode and the negative electrode. That is, the separator can block the positive electrode and the negative electrode, thereby preventing a short circuit that may occur between the positive electrode and the negative electrode. The separator may have a porous structure capable of transferring charges (eg, lithium ions). For example, the separator may be formed of a thermoplastic resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP). When the temperature inside the battery rises and approaches the melting point of the thermoplastic resin, the porous separator melts and the pores are blocked to become an insulating film (Separator sealing or shutdown phenomenon). By changing the separator to an insulating film, the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode is blocked, and no more current flows, so that the temperature rise inside the battery can be stopped.
파우치(103)는 내부 공간에 전극 조립체(101) 및 전해액(미도시) 등을 수용할 수 있으며, 연성의 재질로 제조될 수 있다. 파우치(103)는 예를 들어, 외부층, 금속층 및 내부층으로 형성될 수 있다. 외부층은 기재 및 보호층으로서, 전극 조립체(101)를 외부의 충격 등으로부터 1차적으로 보호할 수 있다. 외부층은, 예를 들어, 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)와 같은 폴리머 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속층은 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 침투를 방지하는 배리어층의 역할을 할 수 있으며, 알루미늄(Al)과 같은 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 내부층은 열융착층이라고도 하며, 열접착성을 가져 실링제 역할을 할 수 있다. 내부층은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지 물질로 형성될 수 있으며, 변성 폴리프로필렌인 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용할 수도 있다. 내부층은 폴리올레핀계 수지인 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
파우치(103)는 전극 조립체(101) 및 전해액 등의 내부 구성 요소를 보호하고, 전극 조립체(101) 및 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열 기능을 수행할 수 있다.The
도 3을 참조하면, 파우치(103)는 몸체부(103_1), 실링부(103_2) 및 연장부(103_3)를 포함할 수 있다. 몸체부(103_1)는 원통형의 형상으로서, 양단이 개방되고 내부에 공간이 형성된 형상일 수 있다. 몸체부(103_1)는 원통형의 형상으로서 양단만이 개방되므로, 양단의 두 측면만 실링을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
종래 기술의 파우치는, 상부 및 하부 파우치를 결합하여, 적어도 세 측면 이상의 실링을 수행함으로써, 상부 및 하부 파우치가 어긋나는 등의 얼라인(align) 상의 오차, 여러 번의 실링으로 인한 공정 상의 어려움 및 실링부의 접착력의 약화 등의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 적어도 세 측면 이상의 실링면 중, 적어도 일 측면 이상의 측면은, 적어도 한 번 이상 폴딩(folding)하는 폴딩부를 형성함으로써, 폴딩부가 형성된 측면과 폴딩부가 형성되지 않은 측면은 서로 다른 두께를 갖게 될 수 있다. 예를 들어, 서로 마주보는 양 측면이 서로 다른 두께를 갖는 파우치형 이차 전지는, 서로 마주보는 양 측면을 쿨링(cooling)하는 시스템을 포함하는 전지 모듈에 있어서, 서로 마주보는 양 측면의 쿨링 효과가 상이하게 될 수 있다. 폴딩부가 형성된 측면은 폴딩부가 형성되지 않은 측면보다 쿨링 효과가 저조하여 전지 모듈의 온도 제어가 효율적이지 못할 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시 예에 따른 파우치형 이차 전지는 원통형의 형상으로서 양단만을 실링함으로써, 얼라인 상의 오차를 줄일 수 있고, 실링 공정을 보다 간소화할 수 있으며, 밀폐력은 증가시킬 수 있다. 또한, 파우치의 서로 마주보는 양 측면이 서로 동일하게 형성됨(예를 들어, 서로 마주보는 양 측면은 모두 실링되는 부분일 수 있으며, 또는 서로 마주보는 양 측면은 모두 실링되지 않은 부분일 수 있다)으로써, 쿨링 효과가 동일하여 온도 제어가 효율적일 수 있다. 따라서, 이차 전지의 급속 충전 시간이 단축되고 수명이 증가할 수 있다.The pouch of the prior art combines upper and lower pouches and performs sealing on at least three sides, resulting in errors in alignment such as misalignment of the upper and lower pouches, difficulties in the process due to multiple sealings, and sealing part Problems such as weakening of adhesive strength may occur. In addition, by forming a folding portion that folds at least one side surface among at least three or more sealing surfaces, the side surface on which the folding portion is formed and the side surface on which the folding portion is not formed may have different thicknesses. there is. For example, in a pouch-type secondary battery in which both sides facing each other have different thicknesses, in a battery module including a cooling system for both sides facing each other, the cooling effect of both sides facing each other is may be different. The side on which the folding portion is formed has a lower cooling effect than the side on which the folding portion is not formed, and thus temperature control of the battery module may not be efficient. However, since the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present disclosure has a cylindrical shape and only seals both ends, an alignment error can be reduced, a sealing process can be simplified, and sealing force can be increased. In addition, both sides of the pouch facing each other are formed identical to each other (for example, both sides facing each other may be sealed parts, or both sides facing each other may be unsealed parts) , the cooling effect is the same, so temperature control can be efficient. Accordingly, the rapid charging time of the secondary battery may be shortened and the lifespan of the secondary battery may be increased.
몸체부(103_1)의 내부에 형성된 공간에는 전극 조립체(101)가 수용될 수 있다. 몸체부(103_1)의 개방된 양단을 통하여, 몸체부(103_1)의 내부에 형성된 공간에 전극 조립체(101) 및 전극 리드(102)의 일부를 배치하고, 전극 리드(102)의 다른 일부는 몸체부(103_1)의 개방된 양단을 통하여 외부로 노출되도록 배치할 수 있다.The
몸체부(103_1)의 양단에는 몸체부(103_1)의 내부에 수용된 전극 조립체(101)가 파우치(103)의 외부로 이탈되지 않도록 실링하는 실링부(103_2)가 형성될 수 있다. 실링부(103_2)의 내측면에는 열 접착층이 있어, 열 및 압력에 의해 접착됨으로써, 몸체부(103_1)를 밀폐시킬 수 있다. 실링부(103_2)는 실링부(103_2)의 전반에 걸쳐 평형하고 고르게 형성되어 전지 내부의 전해액이 누설되지 않도록 하고, 외부의 환경 가운데 노출되지 않도록 할 수 있다.Sealing parts 103_2 may be formed at both ends of the body part 103_1 to seal the
실링부(103_2)의 내측면의 적어도 일 부분에는 굴곡면(미도시)을 포함할 수 있다. 실링부(103_2)를 실링할 때, 굴곡면에 의하여 보다 용이하게 실링을 수행하고, 접착력을 향상시킬 수 있다. 실링부(103_2)에 의해 밀폐된 상태의 파우치(103)는 전극 조립체(101) 또는 파우치(103)의 형태에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파우치(103)는 다각형의 형상일 수 있다.At least a portion of the inner surface of the sealing unit 103_2 may include a curved surface (not shown). When sealing the sealing part 103_2, the sealing can be performed more easily by the curved surface and the adhesive strength can be improved. The
실링부(103_2)의 일부는 일 방향(예를 들어, x 방향)으로 연장되어 연장부(103_3)가 형성되어 실링될 수 있다. 연장부(103_3)는 전극 리드(102)가 배치되는 부분의 일 측에 형성되어, 벤팅(venting)부로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 연장부(103_3)는 전극 리드(102)가 배치된 부분과 가깝게 형성될 수 있으며, 전극 리드(102)가 배치된 변과 수직하게 연장되는 방향(예를 들어, x 방향)으로 형성될 수 있다. 전지 내부에서 전극 리드(102)가 형성되는 부분은 상대적으로 압력이 약하고, 전극 조립체(101)와 전극 리드(102) 사이에 일정 부분의 공간이 형성되어 내부에서 발생된 가스가 가장 많이 고일 수 있다. 따라서, 전극 리드(102)와 가깝게 형성된 연장부(103_3)는 보다 효과적으로 벤팅할 수 있다.A portion of the sealing portion 103_2 may extend in one direction (eg, the x direction) to form an extension portion 103_3 to be sealed. The extension part 103_3 is formed on one side of the portion where the
연장부(103_3)는 실링부(103_2)의 적어도 일 측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 연장부(103_3)는 실링부(103_2)의 일 측에 형성될 수도 있으며, 또는 실링부(103_2)의 양 측에 형성될 수도 있다. 연장부(103_3)는 파우치(103)의 형상을 재단할 때 포함되어 형성될 수 있으며, 또는 별도로 제작되어 파우치(103)의 실링부(103_2)와 결합될 수도 있다. 연장부(103_3)의 길이 및 폭은 특별히 한정되지 않으며, 파우치(103)의 형상에 따라 다양한 수치로 형성될 수 있다. 또한, 연장부(103_3)가 벤팅(venting)부로서 충분히 효율적으로 작용할 수 있는 수치로 형성될 수 있다.The extension part 103_3 may be formed on at least one side of the sealing part 103_2. For example, the extension part 103_3 may be formed on one side of the sealing part 103_2 or may be formed on both sides of the sealing part 103_2. The extension part 103_3 may be included and formed when the shape of the
도 4는 실시 예에 따른 파우치(103)의 실링부(103_2a) 및 연장부(103_3a)가 실링된 파우치형 이차 전지(100)를 나타낸 단면도이고, 도 5는 실시 예에 따른 파우치(103)의 실링부(103_2a) 및 연장부(103_3a)가 서로 다른 강도로 실링된 파우치형 이차 전지(100)를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a pouch-type
도 4를 참조하면, 파우치(103)는 전극 리드(102)의 일부가 노출되도록 전극 조립체(101) 및 전극 리드(102)를 수용하고 실링부(103_2a) 및 연장부(103_3a)를 실링할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
도 5를 참조하면, 실링부(103_2a) 및 연장부(103_3a)는 서로 다른 강도로 실링될 수 있다. 예를 들어, 연장부(103_3a)는 실링부(103_2a)보다 약한 실링 강도로 실링될 수 있다. 연장부(103_3a)를 실링부(103_2a)보다 약하게 실링함으로써, 벤트(vent) 방향을 보다 용이하게 예측할 수 있다. 예를 들어, 전지 내부에 생성된 가스는 보다 강하게 실링된 실링부(103_2a)를 통해서 벤팅되지 않고, 보다 약하게 실링된 연장부(103_3a)를 통해서 벤팅될 것임을 예측할 수 있다. 전지 내부에서 발생한 가스를 연장부(103_3a)로 유도함으로써, 벤트 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the sealing portion 103_2a and the extension portion 103_3a may be sealed with different strengths. For example, the extension part 103_3a may be sealed with a lower sealing strength than the sealing part 103_2a. By sealing the extension part 103_3a weaker than the sealing part 103_2a, the vent direction can be predicted more easily. For example, it can be predicted that the gas generated inside the battery will not be vented through the more strongly sealed sealing portion 103_2a, but will be vented through the weakly sealed extension portion 103_3a. By directing the gas generated inside the battery to the extension part 103_3a, the vent direction can be freely controlled.
도 6은 실시 예에 따른 파우치(103)의 연장부(103_3b)가 원통형으로 감아진 형태를 갖는 파우치형 이차 전지(100)를 나타낸 단면도이고, 도 7은 실시 예에 따른 파우치(103)의 연장부(103_3c)가 폴딩된 형태를 갖는 파우치형 이차 전지(100)를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a pouch-type
도 6 및 도 7을 참조하면, 실링된 연장부(103_3a)는 연장부(103_3a)의 말단으로부터 원통형으로 감아진 형태로 이루어지거나, 또는 몸체부(103_1) 방향으로 폴딩되는 형태로 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , the sealed extension 103_3a may be formed in a cylindrical shape wound from an end of the extension 103_3a or folded in the direction of the body 103_1.
연장부(103_3a)가 원통형으로 감아지거나 폴딩됨으로써, 파우치형 이차 전지(100)는 보다 컴팩트(compact)한 구조를 가질 수 있고, 전지 모듈 또는 전지 팩의 제조 시 공간 배치를 더욱 효율적으로 할 수 있다. 또한, 전지 내부에 가스가 발생함에 따라, 원통형으로 감아지거나 폴딩된 연장부(103_3)가 점점 펴짐으로써, 벤트를 보다 오래 지속시켜 전지의 수명 성능이 개선될 수 있다.By winding or folding the extension part 103_3a in a cylindrical shape, the pouch-type
연장부(103_3b)가 원통형으로 감아진 형태인 경우는, 연장부(103_3c)가 폴딩되는 형태인 경우보다 전지 모듈 또는 전지 팩의 내부 공간을 더욱 효과적으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 원통형으로 감아진 연장부(103_3b)는 전극 조립체(101)가 위치하지 않는 공간에 형성되므로, 전지의 두께가 두꺼워지는 현상으로 인한 문제가 발생할 염려가 없다. 또한, 전지 내부에 가스가 발생함에 따라 연장부(103_3a)가 점점 펴지는 경우에도, 원통형으로 감아진 연장부(103_3b)의 형태가 폴딩되는 연장부(103_3c)의 형태보다 부드럽게 펴질 수 있어, 벤팅이 보다 용이하게 진행될 수 있다.In the case where the extension 103_3b is wound in a cylindrical shape, the internal space of the battery module or battery pack can be used more effectively than in the case where the extension 103_3c is folded. For example, since the extension part 103_3b wound in a cylindrical shape is formed in a space where the
도 8은 실시 예에 따른 복수 개의 파우치형 이차 전지(100_1, 100_2) 및 냉각부(201)를 포함하는 전지 모듈(200)을 나타낸 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a
도 8을 참조하면, 복수 개의 파우치형 이차 전지(100_1, 100_2)를 이용하여 전지 모듈(200)을 조립할 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나, 복수 개의 전지 모듈(200)을 이용하여 전지 팩을 조립할 수 있다. 전지 모듈(200)은 서로 마주보는 상측 및 하측에 각각 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2)를 포함할 수 있다. 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2)는 복수 개의 파우치형 이차 전지(100_1, 100_2)를 사이에 두고 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 복수 개의 파우치형 이차 전지(100_1, 100_2)는 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2) 사이에 나란하게 일 방향(예를 들어, z 방향)으로 배치될 수 있다. 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2)의 서로 마주보는 각각의 일 면에는 파우치형 이차 전지(100)의 서로 마주보는 양 측이 접촉되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 파우치형 이차 전지(100)의 전극 리드(102)가 배치되지 않은 서로 마주보는 양 측은 각각 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 상측 냉각부(201_1) 및 하측 냉각부(201_2)와 각각 접촉하는 파우치형 이차 전지(100)의 전극 리드(102)가 배치되지 않은 서로 마주보는 양 측은 폴딩된 구조가 아니며, 실링부(103_2) 및 연장부(103_3)도 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 냉각부(201)의 열전달에 있어서, 장애물이 존재하지 않으므로, 냉각부(201)의 냉기가 파우치형 이차 전지(100)의 양 측에 직접 전달되어 냉각 효율을 등대시킬 수 있다. 또한, 파우치형 이차 전지(100)의 양측은 서로 동일한 구조일 수 있다. 따라서, 냉각부(201)의 열전달에 있어서, 파우치형 이차 전지(100)의 양측에 서로 동일하게 작용되어, 냉각 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 파우치(103)의 연장부(103_3)에 의하여, 고온의 가스가 벤팅되어, 냉각 효율을 보다 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 파우치형 이차 전지(100) 내에서 위치에 따른 온도 차이가 줄어들어, 급속 충전 및 전지 수명의 성능이 개선되고, 전지의 안정성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a
100: 파우치형 이차 전지
101: 전극 조립체
102: 전극 리드
103: 파우치
103_1: 몸체부
103_2: 실링부
103_3: 연장부
200: 전지 모듈
201: 냉각부100: pouch type secondary battery
101: electrode assembly
102: electrode lead
103: pouch
103_1: body part
103_2: sealing part
103_3: extension
200: battery module
201: cooling unit
Claims (10)
상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 복수 개의 전극 리드; 및
상기 전극 조립체를 수용하는 파우치를 포함하고,
상기 파우치는,
원통형의 형상으로서, 양단이 개방되고 내부에 공간이 형성되어 상기 전극 조립체를 수용하는 몸체부;
상기 몸체부의 양단과 상기 전극 리드를 실링하는 실링부; 및
상기 실링부의 일부가 일 방향으로 연장되어 실링되는 연장부;를 포함하는 파우치형 이차 전지.An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator;
a plurality of electrode leads extending from the electrode assembly; and
Including a pouch accommodating the electrode assembly,
The pouch,
a body having a cylindrical shape, open at both ends and having a space formed therein to accommodate the electrode assembly;
a sealing portion sealing both ends of the body portion and the electrode lead; and
A pouch-type secondary battery comprising: an extension portion in which a portion of the sealing portion extends in one direction and is sealed.
상기 연장부는 상기 전극 리드가 실링되는 부분의 일 측에 위치하는 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The extension part is located on one side of a portion where the electrode lead is sealed.
상기 연장부는 상기 실링부와 서로 다른 실링 강도로 실링되는 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The pouch-type secondary battery of claim 1 , wherein the extension portion is sealed with a sealing strength different from that of the sealing portion.
상기 연장부는 상기 실링부보다 약한 실링 강도로 실링되는 파우치형 이차 전지.According to claim 3,
The pouch-type secondary battery of claim 1 , wherein the extension portion is sealed with a lower sealing strength than the sealing portion.
상기 연장부는 상기 연장부의 말단으로부터 원통형으로 감아진 형태인, 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The extension part is in the form of a cylindrical shape wound from the end of the extension part, a pouch type secondary battery.
상기 연장부는 상기 연장부의 말단으로부터 몸체부 방향으로 폴딩된 형태인, 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The extension part is a pouch-type secondary battery in a form in which the extension part is folded in the direction from the end of the extension part toward the body part.
상기 실링부는 상기 실링부의 내측면의 적어도 일 부분에 굴곡면을 포함하는 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The pouch-type secondary battery of claim 1 , wherein the sealing portion includes a curved surface on at least a portion of an inner surface of the sealing portion.
상기 전극 조립체는 전극 및 분리막이 서로 적층되어 형성되는 파우치형 이차 전지.According to claim 1,
The electrode assembly is a pouch-type secondary battery formed by stacking electrodes and separators on each other.
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