KR20230076307A - 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

이차 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20230076307A
KR20230076307A KR1020210163113A KR20210163113A KR20230076307A KR 20230076307 A KR20230076307 A KR 20230076307A KR 1020210163113 A KR1020210163113 A KR 1020210163113A KR 20210163113 A KR20210163113 A KR 20210163113A KR 20230076307 A KR20230076307 A KR 20230076307A
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정원석
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Abstract

이차 전지가 개시된다. 본 발명의 이차 전지는, 제1 면과 상기 제1 면의 반대면(opposite side)인 제2 면을 형성하는 파우치 필름으로서, 상기 제1 면에서 오목하게 형성된 수용부와 상기 수용부에서 연장된 커버부를 구비하는, 파우치 시트; 그리고 상기 수용부에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 수용부는,상기 제1 면에서 오목하게 형성되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제1 수용부; 그리고 상기 제1 면에서 오목하게 형성되며, 상기 제1 수용부와 상기 커버부의 사이에 위치하며, 상기 제1 수용부와 이격되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제2 수용부를 포함하며, 상기 전극 조립체는, 상기 제1 수용부에 수용되는 제1 전극 조립체와 상기 제2 수용부에 수용되는 제2 전극 조립체를 포함하고, 상기 파우치 시트는 상기 수용부와 상기 커버부의 사이에서 접혀져 상기 수용부의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 마주하며, 상기 수용부 둘레의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 서로 결합할 수 있다.

Description

이차 전지 및 그 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 실링(sealing)되지 않은 면적을 넓히는 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지의 예시로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
이차 전지는 충전 또는 방전 과정에서 열(heat)이 발생될 수 있다. 특히 파우치형 이차 전지의 경우 냉각 효율을 높이기 어려울 수 있다. 파우치형 이차 전지를 냉각하기 위한 방법으로서, 파우치 필름이 실링되지 않은 부분을 주로 냉각할 수 있다. 따라서 파우치형 이차 전지에서 파우치 필름이 실링되지 않은 부분의 면적을 늘리는 기술이 요구될 수 있다.
공개특허 KR 10-2021-0094165 A
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 냉각 효율이 높은 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.
본 발명은 하나의 파우치 필름으로 복수의 전극 조립체를 밀봉하는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.
본 발명은 측면 전체 면적 대비 실링되지 않은 면적의 비율이 높은 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.
본 발명은 에너지 밀도가 높은 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 면과 상기 제1 면의 반대면(opposite side)인 제2 면을 형성하는 파우치 필름으로서, 상기 제1 면에서 오목하게 형성된 수용부와 상기 수용부에서 연장된 커버부를 구비하는, 파우치 시트; 그리고 상기 수용부에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 수용부는, 상기 제1 면에서 오목하게 형성되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제1 수용부; 그리고 상기 제1 면에서 오목하게 형성되며, 상기 제1 수용부와 상기 커버부의 사이에 위치하며, 상기 제1 수용부와 이격되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제2 수용부를 포함하며, 상기 전극 조립체는, 상기 제1 수용부에 수용되는 제1 전극 조립체와 상기 제2 수용부에 수용되는 제2 전극 조립체를 포함하고, 상기 파우치 시트는 상기 수용부와 상기 커버부의 사이에서 접혀져 상기 수용부의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 마주하며, 상기 수용부 둘레의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 서로 결합하는, 이차 전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른(another) 측면에 따르면, 파우치 시트를 포밍(forming)하여 제1 수용부와 제2 수용부를 형성하는, 파우치 시트 포밍 단계(S100); 상기 제1 수용부에 제1 전극 조립체를 장착하고 상기 제2 수용부에 제2 전극 조립체를 장착하는, 전극 조립체 장착 단계(S200); 상기 제2 수용부에서 연장된 커버부를 상기 제1 및 제2 수용부에 결합시켜, 상기 제2 수용부와 상기 제1 전극 조립체를 구비하는 제1 서브 전지 및 상기 제2 수용부와 상기 제2 전극 조립체를 구비하는 제2 서브 전지를 형성하는, 서브 전지 형성 단계(S300); 그리고 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부의 사이에서 상기 파우치 시트를 접어서 상기 제1 서브 전지와 상기 제2 서브 전지가 마주하는, 이차 전지 형성 단계(S400)를 포함하는, 이차 전지 제조 방법(S10)이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른(another) 측면에 따르면, 제1 전극 조립체를 수용하는 제1 수용부; 제2 전극 조립체를 수용하는 제2 수용부; 및 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는, 서로 마주보도록 포개어지며, 상기 제1 수용부의 둘레 중에서 상기 연결부를 제외한 부분은 열압착에 의해 실링되고, 상기 제2 수용부의 둘레 중에서 상기 연결부와 상기 연결부를 마주하는 변을 제외한 부분은 열압착에 의해 실링되는, 이차 전지가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉각 효율이 높은 이차 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 하나의 파우치 필름으로 복수의 전극 조립체를 밀봉하는 이차 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 측면 전체 면적 대비 실링되지 않은 면적의 비율이 높은 이차 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 에너지 밀도가 높은 이차 전지 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 시트를 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 도면이다.
도 3은, 가스방부를 분리한 이차 전지(100)를 나타낸 도면이다.
도 4는, 패드가 포함된 이차 전지(100)를 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 이차 전지(100)를 접은 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 5의 이차 전지를 A1-A2로 자른 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은, 도 5의 이차 전지(100)를 B-B로 자른 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법(S10)의 플로우차트(flowchart)이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 시트(200)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 파우치 시트(200)의 제1 면(201)이 관찰될 수 있다. 파우치 시트(200)는 필름(film)의 형태일 수 있다. 파우치 시트(200)는 “파우치 필름(pouch film)”이라 칭할 수 있다. 파우치 시트(200)는 이차 전지에 포함될 수 있다.
파우치 시트(200)는, 절연층, 알루미늄 시트(aluminum sheet), 그리고 접착층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층, 알루미늄 시트(aluminum sheet), 그리고 접착층이 적층되어 파우치 시트(200)가 형성될 수 있다.
절연층은 절연성을 확보하고 표면을 보호할 수 있다. 절연층은, 폴리머(polymer)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층은, 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)로 형성될 수 있다. 파우치 시트(200)의 제1 면(201)의 반대 면인 제2 면(202, 도 2 참조)은, 절연층일 수 있다. 절연층의 두께는 10 내지 40 μm 일 수 있다.
알루미늄 시트는 기계적 강도를 파우치 시트(200)에 제공할 수 있다. 또한 알루미늄 시트는, 수분 또는 산소의 침투를 억제할 수 있다. 알루미늄 시트는, 제1 면(201)과 제2 면(202, 도 2 참조)의 사이에 위치할 수 있다. 알루미늄 시트의 두께는 20 내지 100 μm 일 수 있다.
접착층은 열접착성(thermal adhesive)일 수 있다. 예를 들어, 파우치 시트(200)의 제1 면(201)은, 접착층일 수 있다. 접착층은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지로 형성될 수 있다. 접착층의 두께는 10 내지 40 μm 일 수 있다.
파우치 시트(200)는 수용부(210)를 포함할 수 있다. 수용부(210)는 파우치 필름을 포밍하여 형성될 수 있다. 제1 면(201)을 기준으로, 수용부(210)는 오목할 수 있다. 즉 수용부(210)는 제1 면(201)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 달리 말하면, 제2 면(202, 도 2 참조)을 기준으로, 수용부(210)는 볼록할 수 있다. 즉 수용부(210)는 제2 면(202, 도 2 참조)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다.
수용부(210)는, 파우치 필름이 포밍되어 형성된 공간을 의미할 수 있다. 수용부(210)는, 예를 들어, 전극 조립체를 수용할 수 있다. 수용부(210)는 복수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 수용부(210)는 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212)를 포함할 수 있다. 수용부(211, 212)는, 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
제1 수용부(211)는 길이 방향으로 연장되거나 길쭉한(elongated) 형상을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 수용부(211)는, 제1 수용부(211)의 일단에서 연장되어 제1 수용부(211)의 타단에 이어질 수 있다. 예를 들어, 제2 수용부(212)는, 제2 수용부(212)의 일단에서 연장되어 제2 수용부(212)의 타단에 이어질 수 있다. 제1 수용부(211)의 일단은 제2 수용부(211)의 일단에 인접할 수 있다. 제1 수용부(211)의 타단은 제2 수용부(212)의 타단에 인접할 수 있다.
제1 수용부(211)의 형상은, 제2 수용부(212)의 형상과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 수용부(212)의 길이 방향은 제1 수용부(211)의 길이 방향과 나란할 수 있다. 제1 수용부(211)의 폭 방향은, 제1 수용부(211)의 길이 방향과 수직할 수 있다.
제2 수용부(212)는 제1 수용부(211)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212)는, 제1 수용부(211)의 폭 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 제2 수용부(212)는, 제1 수용부(211)와 커버부(230)의 사이에 위치할 수 있다. 즉 제2 수용부(212)는, 제1 수용부(211)와 커버부(230)를 연결할 수 있다.
파우치 시트(200)는 커버부(230)를 포함할 수 있다. 커버부(230)와 수용부(210)의 사이에, 제1 폴딩부(240)가 위치할 수 있다. 도 1에서 제1 폴딩부(240)는 점선으로 표시될 수 있다. 제1 폴딩부(240)에서, 파우치 시트(200)가 접힐 수 있다. 제1 폴딩부(240)에서 파우치 시트(200)가 접히는 것은, “1차 폴딩” 또는 “제1 폴딩”이라 칭할 수 있다.
예를 들어, 제1 폴딩부(240)에서, 수용부(210)의 제1 면(201)과 커버부(230)의 제1 면(201)이 서로 마주하도록, 파우치 시트(200)가 접힐 수 있다. 달리 말하면, 파우치 시트(200)가 제1 폴딩부(240)에서 접히면, 수용부(210)의 제1 면(201)은, 커버부(230)의 제1 면(201)과 마주할 수 있다.
파우치 시트(200)는 연결부(250)를 포함할 수 있다. 연결부(250)는 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212)의 사이에 위치할 수 있다. 연결부(250)는, 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212)를 연결할 수 있다. 연결부(250)는, 수용부(211, 212)의 길이 방향을 따라 연장되거나 길쭉한(elongated) 형상을 형성할 수 있다. 제1 수용부(211), 연결부(250), 그리고 제2 수용부(212)는, 제1 수용부(211)의 폭 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
파우치 시트(200)는 가스방부(220)를 포함할 수 있다. 수용부(210)에 전해액을 주입하면, 전해액과 전극 조립체가 서로 반응하여 가스가 발생할 수 있다. 가스방부(220)는 발생된 가스를 외부로 배출하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 나타낸 도면이다. 도 2에서 파우치 시트(200)의 제2 면(202)이 관찰될 수 있다. 제2 면(202)은, 제1 면(201, 도 1 참조)의 반대 면일 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 파우치 시트(200)의 수용부(210)에 전극 조립체(300)를 배치하고, 1차 폴딩을 통해 커버부(230, 도 1 참조)의 일부가 수용부(210, 도 1 참조)를 마주하도록 할 수 있다. 1차 폴딩을 통해 커버부(230, 도 1 참조)의 다른 일부가 가스방부(220, 도 1 참조)를 마주할 수 있다. 수용부(210, 도 1 참조)가 커버부(230, 도 1 참조)의 일부를 마주한 상태에서, 수용부(210, 도 1 참조) 주변의 파우치 시트(200)가 실링(sealing)될 수 있다. 가스방부(220, 도 1 참조)가 커버부(230, 도 1 참조)의 다른 일부를 마주한 상태에서, 가스방부(220, 도 1 참조) 주변의 파우치 시트(200)가 실링될 수 있다.
이차 전지(100)는 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)를 포함할 수 있다. 서브 전지(101, 102)는, 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
전극 조립체(300)는 복수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 전지(101)에 포함된 전극 조립체(300)는, “제1 전극 조립체”라 칭할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 전지(102)에 포함된 전극 조립체(300)는, “제2 전극 조립체”라 칭할 수 있다.
제1 서브 전지(101)는, 제1 수용부(211, 도 1 참조), 제1 수용부(211, 도 1 참조)에 수용되는 제1 전극 조립체, 그리고 제1 커버부(230)를 포함할 수 있다. 커버부(230, 도 1 참조) 중에서 제1 수용부(211, 도 1 참조)를 마주하며 결합되는 부분은, “제1 커버부”라 칭할 수 있다.
제2 서브 전지(102)는, 제2 수용부(212, 도 1 참조), 제2 수용부(212, 도 1 참조)에 수용되는 제2 전극 조립체, 그리고 제2 커버부(230)를 포함할 수 있다. 커버부(230, 도 1 참조) 중에서 제2 수용부(212, 도 1 참조)를 마주하며 결합되는 부분은, “제2 커버부”라 칭할 수 있다.
제2 수용부(212, 도 1 참조)에 결합되는 커버부(230, 도 1 참조)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(300)는 전극 탭(320)을 포함할 수 있다. 전극 탭(320)은 제1 전극 탭(321)과 제2 전극 탭(322)을 포함할 수 있다. 전극 탭(320)은 서브 전지(101, 102)의 양단에서 돌출된 형상을 형성할 수 있다. 전극 탭(320)이 돌출된 방향은, 서브 전지(101, 102)의 길이 방향일 수 있다. 서브 전지(101, 102)의 길이 방향은, 수용부(211, 212, 도 1 참조)의 길이 방향을 의미할 수 있다.
제1 서브 전지(101)의 제1 전극 탭(321)은, “제1 양 전극 탭”이라 칭할 수 있다. 제1 서브 전지(101)의 제2 전극 탭(322)은, “제1 음 전극 탭”이라 칭할 수 있다. 제1 양 전극 탭의 전위(electric potential)는, 제1 음 전극 탭의 전위와 반대일 수 있다.
제2 서브 전지(102)의 제1 전극 탭(321)은, “제2 양 전극 탭”이라 칭할 수 있다. 제2 서브 전지(102)의 제2 전극 탭(322)은, “제2 음 전극 탭”이라 칭할 수 있다. 제2 양 전극 탭의 전위(electric potential)는, 제2 음 전극 탭의 전위와 반대일 수 있다.
서브 전지(101, 102)의 길이 방향은, 수용부(211, 212, 도 1 참조)의 길이 방향을 의미할 수 있다. 서브 전지(101, 102)의 일단과 타단은, 수용부(211, 212, 도 1 참조)의 일단과 타단을 각각 의미할 수 있다.
도 3은, 가스방부(220)를 분리한 이차 전지(100)를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 서브 전지(101, 102)에 전해액이 주입될 수 있다. 서브 전지(101, 102)에 전해액이 주입되고 이후 화성 공정을 거치면서 가스가 발생할 수 있다. 발생된 가스는, 가스방부(220)에 수집될 수 있다.
가스방부(220)에 가스가 수집되면, 가스방부(220)와 서브 전지(101, 102)가 분리될 수 있다. 예를 들어, 가스방부(220)에 가스가 수집되면, 가스방부(220)와 제1 서브 전지(101)가 분리될 수 있다.
서브 전지(101, 102)의 둘레는, 파우치 시트(200, 도 1 참조)의 실링 여부에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 이차 전지(100)는, 실링부(130, sealing portion)를 포함할 수 있다. 실링부(130)는, 서브 전지(101, 102)의 둘레에서 파우치 시트(200, 도 1 참조)의 서로 마주하는 부분이 일정한 열과 압력에 의해 접합된 부분일 수 있다. 예를 들어, 이차 전지(100)는 심리스부(140, seamless portion)를 포함할 수 있다. 심리스부(140)는, 서브 전지(101, 102)의 둘레에서 실링부(130)를 제외한 부분일 수 있다.
도 4는, 패드(400)가 포함된 이차 전지(100)를 나타낸 도면이다. 도 4에서 커버부(230, 도 1 참조)가 관찰될 수 있다.
도 4를 참조하면, 이차 전지(100)는 패드(400)를 포함할 수 있다. 패드(400)의 두께는, 연결부(250, 도 1 참조)의 폭에 대응될 수 있다. 예를 들어, 패드(400)의 두께는, 연결부(250, 도 1 참조)의 폭과 동일할 수 있다.
패드(400)는, 제1 서브 전지(101)의 커버부(230, 도 1 참조)를 마주하며 배치되거나, 제2 서브 전지(102)의 커버부(230, 도 1 참조)를 마주하며 배치될 수 있다.
패드(400)는 탄성을 가질 수 있다. 패드(400)는 높은 녹는점을 가지는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 패드(400)는 높은 단열성을 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 패드(400)는 높은 열전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, 패드(400)는 열전도성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패드(400)는 열전도성 수지가 서브 전지(101, 102)의 커버부(230, 도 1 참조)에 도포되어 형성될 수 있다.
또 다른 예로, 패드(400)는 내열성의 특징을 지니는 패드 어셈블리로 구성될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 패드 어셈블리는 중심에 운모 소재의 마이카(MICA)와 마이카 양 측면에 부착되는 패드로 구성될 수 있다. 이러한 패드 어셈블리를 두 개의 이차 전지 사이에 배치함으로써 하나의 이차 전지에서 발화 등의 문제가 발생하더라도 이웃하는 이차 전지로의 열폭주 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 5는 도 4의 이차 전지(100)를 접은 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 이차 전지(100)는 접힐 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 이차 전지(100)는 연결부(250, 도 1 참조)에서 접힐 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 이차 전지(100)는, 연결부(250, 도 1 참조)와 수용부(210, 도 1 참조) 사이의 경계에서 접힐 수 있으며, 이 접힘은 “2차 폴딩” 또는 “제2 폴딩”이라 칭할 수 있다. 2차 폴딩에서, 파우치 시트(200)는 연결부(250, 도 1 참조)와 수용부(210, 도 1 참조) 사이의 경계에서 접힐 수 있다.
2차 폴딩에 의하여, 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)는 서로 마주할 수 있다. 즉 제1 서브 전지(101)의 커버부(230, 도 1 참조)는, 제2 서브 전지(102)의 커버부(230, 도 1 참조)를 마주할 수 있다. 또한 패드(400)는 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)의 사이에 위치할 수 있다.
패드(400)와 서브 전지(101, 102)는 서로 부착되거나 결합될 수 있다. 예를 들어, 패드(400)의 일면은, 제1 서브 전지(101)에 부착되거나 결합될 수 있다. 예를 들어, 패드(400)의 타면은, 제2 서브 전지(102)에 부착되거나 결합될 수 있다.
패드(400)의 측면은, 패드(400)의 일면에서 연장되어 패드(400)의 타면에 이어질 수 있다. 패드(400)의 측면 중 일부는, 연결부(250, 도 1 참조)의 제1 면(201)에 마주하거나 접할 수 있다.
도 5를 참조하면, 이차 전지(100)의 길이 방향은, 서브 전지(101, 102, 도 2 참조)의 길이 방향을 의미할 수 있다. 이차 전지(100)의 일단과 타단은, 서브 전지(101, 102, 도 2 참조)의 일단과 타단을 각각 의미할 수 있다.
도 6은 도 5의 이차 전지(100)를 A1-A2로 자른 단면을 나타낸 도면이다. 도 7은 도 5의 이차 전지(100)를 B-B로 자른 단면을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 이차 전지(100)는, 제1 변부(150, first side portion)와 제2 변부(160, second side portion)을 포함할 수 있다. 제1 변부(150)는, 이차 전지(100)의 일단에서 연장되어 이차 전지(100)의 타단에 이어지는, 변(edge or side)일 수 있다.
제1 변부(150)는, 이차 전지(100)의 둘레 중 일부를 형성할 수 있다. 제1 변부(150)는, 연결부(250, 도 1 참조)를 포함할 수 있다. 제1 변부(150)는, 수용부(211, 212) 중에서 연결부(250, 도 1 참조)에 인접한 부분을 포함할 수 있다. 제1 변부(150)는, 파우치 시트(200, 도 1 참조)의 서로 마주하는 부분이 접합되어 형성된 부분이 아닐 수 있다. 제1 변부(150)는 심리스부(140, 도 3 참조)에 포함될 수 있다. 제1 변부(150) 중에서 연결부(250, 도 1 참조)의 제2 면(202, 도 2 참조)이 외부에 노출될 수 있다.
제1 변부(150)는, 이차 전지(100)를 냉각하기 위한 냉각 모듈(미도시)에 접할 수 있다. 냉각 모듈(미도시)이 이차 전지(100)의 제1 변부(150)에 접하게 되면, 냉각 모듈(미도시)은, 서브 전지(101, 102, 도 4 참조)을 직접 냉각할 수 있고, 패드(400, 도 4 참조)를 통해 서브 전지(101, 102, 도 4 참조)를 냉각할 수 있다. 열전도성 접착제(미도시)는, 냉각 모듈(미도시)과 제1 변부(150)의 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 열전도성 접착제(미도시)는, 냉각 모듈(미도시)과 제1 변부(150)를 결합시킬 수 있다. 열전도성 접착제(미도시)는, 제1 변부(150)에 도달한 열(heat)을 냉각 모듈(미도시)로 전달할 수 있다.
제1 변부(150)가 이차 전지(100)의 4개 변 중에서 장변(long side or long edge)일 수 있다. 이로써, 제1 변부(150)를 통한 이차 전지(100)의 냉각 효율이 상대적으로 높을 수 있다.
제2 변부(160)는, 이차 전지(100)의 일단에서 연장되어 이차 전지(100)의 타단에 이어지는, 변(edge or side)일 수 있다. 제2 변부(160)는, 제1 변부(150)의 맞은편에 위치할 수 있다. 제2 변부(160)는, 이차 전지(100)의 4개 변 중에서 장변일 수 있다.
제2 변부(160)는, 제1 서브 전지(101)의 실링부(130)를 포함할 수 있다. 제2 변부(160)는, 제2 변부 심리스부(162)를 포함할 수 있다. 제2 변부 심리스부(162)는, 제2 서브 전지(102)의 심리스부(140, 도 3 참조)를 의미할 수 있다.
제2 변부 심리스부(162)에서 열(heat)이 복사(irradiation) 형태로 방출될 수 있다. 즉 이차 전지(100)는 제2 변부 심리스부(162)를 통해 냉각될 수 있다. 실링부(130)는 제2 변부 심리스부(162)에 비하여 낮은 열 방출 효율을 가질 수 있다. 따라서 제2 변부(160)의 일부가 심리스부(140, 도 3 참조)로 형성됨으로써, 이차 전지(100)의 냉각 효율이 상대적으로 높아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법(S10)의 플로우차트(flowchart)이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 이차 전지 제조 방법(S10)은, 파우치 시트 포밍 단계(S100)를 포함할 수 있다. 이 단계(S100)에서, 파우치 시트(200)는 포밍(forming)될 수 있다. 이 단계(S100)에서 파우치 필름이 포밍되어 수용부(210)가 형성될 수 있다. 이 단계(S100)에서 파우치 필름이 포밍되어 가스방부(220)가 형성될 수 있다.
이차 전지 제조 방법(S10)은, 전극 조립체 장착 단계(S200)를 포함할 수 있다. 이 단계(S200)에서 전극 조립체(300)는 수용부(210)에 장착되거나 수용될 수 있다. 예를 들어, 이 단계(S200)에서, 제1 전극 조립체는 제1 수용부(211)에 장착되거나 수용되고, 제2 전극 조립체는 제2 수용부(212)에 장착되거나 수용될 수 있다.
이차 전지 제조 방법(S10)은, 서브 전지 형성 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이 단계(S300)에서 파우치 시트(200)가 1차 폴딩(folding)되고 전극 조립체가 파우치 시트(200)에 의해 밀봉될 수 있다. 이 단계(S300)에서 서브 전지(101, 102)가 형성될 수 있다.
서브 전지 형성 단계(S300)는, 제1 폴딩 단계(S310)를 포함할 수 있다. 이 단계(S310)에서, 파우치 시트(200)가 제1 폴딩부(240)에서 폴딩(folding)될 수 있다. 이 단계(S310)에서 커버부(230)의 일부는 수용부(210)를 마주할 수 있다. 이 단계(S310)에서, 파우치 시트(200)는 제1 폴딩부(240)에서 접힐 수 있다.
서브 전지 형성 단계(S300)는, 실링 단계(S320)를 포함할 수 있다. 이 단계(S320)에서, 커버부(230)의 일부와 수용부(210)는 서로 마주하며 결합될 수 있다. 이 단계(S320)에서, 수용부(210) 주변의 파우치 시트(200)가 실링될 수 있다.
이차 전지 제조 방법(S10)은, 이차 전지 형성 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이 단계(S400)에서, 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)의 사이에 패드(400)가 배치되고, 패드(400)와 서브 전지(101, 102)가 결합될 수 있다. 이 단계(S400)에서 이차 전지(100)의 제1 변부(150)와 제2 변부(160)가 형성될 수 있다.
이차 전지 형성 단계(S400)는, 제2 폴딩 단계(S410)를 포함할 수 있다. 제2 폴딩 단계(S410)에서, 파우치 시트(200)는 연결부(250)와 수용부(210) 사이의 경계에서 접힐 수 있다. 이 단계(S410)에서 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)는 서로 마주할 수 있다. 이 단계(S410)에서, 제1 서브 전지(101)의 커버부(230)는, 제2 서브 전지(102)의 커버부(230)를 마주할 수 있다. 즉 제1 커버부(23)는 제2 커버부(230)를 마주할 수 있다.
이차 전지 형성 단계(S400)는, 패드 결합 단계(S420)를 포함할 수 있다. 이 단계(S420)에서, 패드(420)는 제1 서브 전지(101)와 제2 서브 전지(102)의 사이에 배치될 수 있다. 이 단계(S420)에서, 패드(420)는 서브 전지(101, 102)에 결합되거나 부착될 수 있다.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 이차 전지 101: 제1 서브 전지
102: 제2 서브 전지 130: 실링부
140: 심리스부 150: 제1 변부
160: 제2 변부 200: 파우치 시트
201: 제1 면 202: 제2 면
210: 수용부 211: 제1 수용부
212: 제2 수용부 220: 가스방부
230: 커버부 240: 제1 폴딩부
250: 연결부 300: 전극 조립체
320: 전극 탭 400: 패드

Claims (19)

  1. 제1 면과 상기 제1 면의 반대면(opposite side)인 제2 면을 형성하는 파우치 필름으로서, 상기 제1 면에서 오목하게 형성된 수용부와 상기 수용부에서 연장된 커버부를 구비하는, 파우치 시트; 그리고
    상기 수용부에 수용된 전극 조립체를 포함하고,
    상기 수용부는,
    상기 제1 면에서 오목하게 형성되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제1 수용부; 그리고
    상기 제1 면에서 오목하게 형성되며, 상기 제1 수용부와 상기 커버부의 사이에 위치하며, 상기 제1 수용부와 이격되고, 일단에서 연장되어 타단으로 이어지는, 제2 수용부를 포함하며,
    상기 전극 조립체는, 상기 제1 수용부에 수용되는 제1 전극 조립체와 상기 제2 수용부에 수용되는 제2 전극 조립체를 포함하고,
    상기 파우치 시트는 상기 수용부와 상기 커버부의 사이에서 접혀져 상기 수용부의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 마주하며, 상기 수용부 둘레의 제1 면과 상기 커버부의 제1 면이 서로 결합하는,
    이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 서브 전지와 제2 서브 전지가 형성되며,
    상기 제1 서브 전지는,
    상기 제1 수용부;
    상기 커버부 중에서 상기 제1 수용부를 마주하는 제1 커버부; 그리고
    상기 제1 전극 조립체를 포함하고,
    상기 제2 서브 전지는,
    상기 제2 수용부;
    상기 커버부 중에서 상기 제2 수용부를 마주하는 제2 커버부; 그리고
    상기 제2 전극 조립체를 포함하는,
    이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파우치 시트는,
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부 사이에 위치하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 파우치 시트는, 상기 제1 수용부와 상기 연결부의 경계에서 접히고, 상기 제2 수용부와 상기 연결부의 경계부에서 접히며,
    상기 제1 커버부는 상기 제2 커버부와 마주하는,
    이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부의 사이에 배치되는 패드를 더 포함하는,
    이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패드는 탄성을 가지는,
    이차 전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 패드는,
    열전도성 수지를 포함하는,
    이차 전지.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 패드의 일면은 상기 제1 커버부에 결합되고,
    상기 패드의 타면은 상기 제2 커버부에 결합되는,
    이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패드의 측면은,
    상기 패드의 일면에서 연장되어 상기 패드의 타면에 이어지며, 상기 연결부에 마주하거나 접하는,
    이차 전지.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 패드는,
    상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부 중에서 적어도 하나에 도포되는 열전도성 수지를 포함하는,
    이차 전지.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수용부의 길이 방향은 상기 제2 수용부의 길이 방향과 나란하고,
    상기 제1 수용부, 상기 연결부, 그리고 상기 제2 수용부는,
    상기 제1 수용부의 폭 방향으로 배치되는,
    이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부가 마주하는 상태에서,
    상기 연결부를 포함하는 제1 변부가 형성되는,
    이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 변부에 냉각 모듈이 접하는,
    이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 변부와 상기 냉각 모듈의 사이에 열전도성 접착제가 위치하는,
    이차 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 조립체는, 상기 제1 수용부의 일단에서 돌출된 형상의 제1 양 전극 탭과 상기 제1 수용부의 타단에서 돌출된 형상의 제1 음 전극 탭을 포함하고,
    상기 제2 전극 조립체는, 상기 제2 수용부의 일단에서 돌출된 형상의 제2 양 전극 탭과 상기 제2 수용부의 타단에서 돌출된 형상의 제2 음 전극 탭을 포함하는,
    이차 전지.
  15. 파우치 시트를 포밍(forming)하여 제1 수용부와 제2 수용부를 형성하는, 파우치 시트 포밍 단계(S100);
    상기 제1 수용부에 제1 전극 조립체를 장착하고 상기 제2 수용부에 제2 전극 조립체를 장착하는, 전극 조립체 장착 단계(S200);
    상기 제2 수용부에서 연장된 커버부를 상기 제1 및 제2 수용부에 결합시켜, 상기 제2 수용부와 상기 제1 전극 조립체를 구비하는 제1 서브 전지 및 상기 제2 수용부와 상기 제2 전극 조립체를 구비하는 제2 서브 전지를 형성하는, 이차 전지 모듈 형성 단계(S300); 그리고
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부의 사이에서 상기 파우치 시트를 접어서 상기 제1 서브 전지와 상기 제2 서브 전지가 마주하는, 이차 전지 형성 단계(S400)를 포함하는,
    이차 전지 제조 방법(S10).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 이차 전지 모듈 형성 단계(S300)는,
    상기 제2 수용부 사이에서 상기 파우치 시트를 접어서, 상기 커버부가 상기 제1 수용부 및 상기 제2 수용부가 서로 마주하는 제1 폴딩 단계(S310); 그리고
    상기 제1 수용부의 주변과 상기 제2 수용부의 주변을 상기 커버부에 결합시키는, 실링(sealing) 단계(S320)를 포함하는,
    이차 전지 제조 방법(S10).
  17. 제15항에 있어서,
    상기 파우치 시트는,
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부의 사이에 위치하는 연결부를 포함하고,
    상기 이차 전지 형성 단계(S400)는,
    상기 제1 수용부와 상기 연결부 사이에서 상기 파우치 시트를 접고, 상기 제2 수용부와 상기 연결부 사이에서 상기 파우치 시트를 접는, 제2 폴딩 단계(S410)를 포함하는,
    이차 전지 제조 방법(S10).
  18. 제17항에 있어서,
    상기 커버부는,
    상기 제1 수용부를 마주하며 상기 제1 수용부의 주변에 결합된 제1 커버부; 그리고
    상기 제2 수용부를 마주하며 상기 제2 수용부의 주변에 결합된 제2 커버부를 포함하고,
    상기 이차 전지 형성 단계(S400)는,
    패드의 일면에 상기 제1 커버부를 결합시키고, 상기 패드의 타면에 상기 제2 커버부를 결합시키는, 패드 결합 단계(S420)를 더 포함하는,
    이차 전지 제조 방법(S10).
  19. 제1 전극 조립체를 수용하는 제1 수용부;
    제2 전극 조립체를 수용하는 제2 수용부; 및
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부를 연결하는 연결부를 포함하며,
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는, 서로 마주보도록 포개어지며,
    상기 제1 수용부의 둘레 중에서 상기 연결부를 제외한 부분은 열압착에 의해 실링되고,
    상기 제2 수용부의 둘레 중에서 상기 연결부와 상기 연결부를 마주하는 변을 제외한 부분은 열압착에 의해 실링되는,
    이차 전지.
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