KR20230091783A - 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스는, 함몰 형상을 갖는 컵부; 및 상기 컵부의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드를 포함할 수 있다. 상기 컵부는, 기저면; 복수개의 둘레면; 상기 복수개의 둘레면과 상기 사이드를 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 다이 엣지; 및 상기 복수개의 둘레면을 서로 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 두께 엣지를 포함할 수 있다.
파우치형 전지 케이스는, 상기 다이 엣지의 곡률 반경을 Rd, 상기 두께 엣지의 곡률 반경을 Rt라 할 때, Rd ≤ Rt < 3*Rd 인 조건식을 만족할 수 있다.

Description

파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지{POUCH TYPE BATTERY CASE AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}

본 발명은 파우치 필름을 성형하여 제조되는 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.

일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.

이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(Electrode Assembly)를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해질 주입 후 실링한다.

이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.

파우치 형 이차 전지의 케이스인 파우치는, 유연성을 가지는 파우치 필름에 프레스 가공을 수행하여, 컵 부를 형성함으로써 제조된다. 그리고, 컵 부가 형성되면, 상기 컵 부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 사이드를 실링하여 이차 전지를 제조한다.

이러한 프레스 가공 중에서 드로잉(Drawing) 성형은 프레스 장비와 같은 성형 장치에 파우치 필름을 삽입하고 펀치로 파우치 필름에 압력을 인가하여, 파우치 필름을 연신시킴으로써 수행된다. 파우치 필름은 복수의 층으로 형성되며, 그 중에 내부에 위치한 배리어층은 금속으로 제조된다. 그런데, 종래에는 이러한 배리어층의 금속이 알루미늄 합금 중에서 결정립도가 크고, 배리어층의 두께가 얇아서 성형성이 저하되는 문제가 있었다. 따라서, 파우치 필름에 컵 부를 성형할 때 컵 부의 깊이를 깊게 성형하면서 컵 부의 각 엣지들의 곡률 반경을 충분히 작게 형성하는데 한계가 있었고, 그로 인해 발생한 컵 부 내의 빈 공간에 의해 이차 전지의 부피 대비 에너지 밀도도 저하되었다.

나아가, 전체적으로 샤프한 형상으로 제조하는데 한계가 있었고, 이에 이차 전지의 외관도 미려하지 않아서 상품성도 저하되는 문제가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 에너지 밀도가 증가할 수 있고, 외관도 미려하고 상품성도 향상될 수 있는 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 크랙이나 핀 홀이 형성될 우려가 없는 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스는, 함몰 형상을 갖는 컵부; 및 상기 컵부의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드를 포함할 수 있다. 상기 컵부는, 기저면; 복수개의 둘레면; 상기 복수개의 둘레면과 상기 사이드를 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 다이 엣지; 및 상기 복수개의 둘레면을 서로 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 두께 엣지를 포함할 수 있다. 상기 파우치형 전지 케이스는, 상기 다이 엣지의 곡률 반경을 Rd, 상기 두께 엣지의 곡률 반경을 Rt라 할 때, Rd ≤ Rt ≤ 3*Rd 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rd ≤ D/6 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 0.3mm ≤ Rt ≤ 3mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 복수개의 두께 엣지의 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다.

상기 복수개의 다이 엣지의 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 0.3mm ≤ Rd ≤ 1mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 0.3mm ≤ Rd ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 컵부는, 상기 기저면과 상기 복수개의 둘레면을 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 펀치 엣지를 더 포함할 수 있다. 상기 파우치 형 전지 케이스는, 상기 펀치 엣지의 곡률 반경을 Rp라 할 때, 0.3mm ≤ Rp ≤ 1mm 또는 Rp ≤ Rt < 3*Rp 중 적어도 하나의 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 0.3mm ≤ Rp ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치 형 전지 케이스는, 상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rp ≤ D/6 인 조건식을 만족할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스는, 함몰 형상을 갖는 컵부; 및 상기 컵부의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드를 포함할 수 있다. 상기 컵부는, 기저면; 복수개의 둘레면; 및 상기 복수개의 둘레면과 상기 사이드를 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 다이 엣지를 포함할 수 있다. 상기 파우치형 전지 케이스는, 상기 다이 엣지의 곡률 반경을 Rd, 상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rd ≤ D/6 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, 상기 컵부의 기저면의 두께를 Tb, 상기 사이드의 두께를 Ts라 할 때, Tb ≥ 0.8*Ts 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, 상기 파우치 필름의 두께를 Tf라 할 때, 0.8*Tf ≤ Tb, Ts ≤ Tf 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, 160㎛ ≤ Tf ≤ 200㎛ 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, 180㎛ ≤ Tf ≤ 200㎛ 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 컵부는, 상기 기저면과 상기 복수개의 둘레면을 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 펀치 엣지를 더 포함할 수 있다. 상기 파우치형 전지 케이스는, 상기 파우치 필름의 두께를 Tf, 상기 컵부의 둘레면의 두께를 Tc, 상기 펀치 엣지의 두께를 Tp, 상기 다이 엣지의 두께를 Td라 할 때, 0.5*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, 0.6*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, Tp ≥ 0.6*Tb 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, Tp ≥ 0.6*Ts 인 조건식을 만족할 수 있다.

상기 파우치형 전지 케이스는, Tp ≤ Tc ≤ Td 인 조건식을 만족할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 앞서 설명한 파우치형 전지 케이스; 및 상기 파우치형 전지 케이스의 컵부에 수용된 전극 조립체를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 컵부의 각 엣지의 곡률 반경을 더욱 작게 형성할 수 있고, 컵부 내에서 전극 조립체가 차지하지 않은 빈 공간을 줄일 수 있으므로, 이차 전지의 에너지 밀도가 증가할 수 있다.

또한, 파우치 형 전지 케이스를 전체적으로 샤프한 형상으로 제조할 수 있으므로, 이차 전지의 외관도 미려하고 상품성도 향상될 수 있다.

또한, 컵부에서 크랙이나 핀 홀이 발생할 우려를 해소할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 폴딩하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 2의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B'에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 성형하는 성형 장치의 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 파우치 필름의 단면도이다.
도 8은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 및 실리콘 함량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 함량에 따른 인장강도, 연신율 및 결정립도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 결정립을 확대한 SEM 이미지이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 폴딩하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스가 폴딩된 모습을 나타낸 개략도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 조립도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 폴딩하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 2의 A-A'에 대한 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B'에 대한 단면도이다.

본 발명에 따른 이차 전지(1)는, 전극 조립체(10) 및 상기 전극 조립체(10)를 수용하는 파우치형 전지 케이스(20)(이하, '전지 케이스')를 포함할 수 있다.

전극 조립체(10)는 전장과 전폭을 곱한 면적이 15,000mm² 내지 100,000 mm² 일 수 있다. 특히, 전극 조립체(10)의 전폭은 60mm 이상일 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)는, 적층 방향에 대해 6mm 내지 20mm의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 일반적인 소형 전지와 비교하여 큰 전지 용량을 제공할 수 있다.

전극 조립체(10)는 복수개의 전극(12)의 사이에 분리막(11)이 개재되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 전극(12)과 분리막(11)이 번갈아 적층된 단순 스택(stack) 타입이거나, 전극(12)과 분리막(11)이 라미네이션된 단위 셀이 적층되는 라미네이션 앤 스택(Lamination & Stack) 타입일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 조립체(10)는, 전극 시트와 분리막 시트가 함께 권취되는 젤리-롤(Jelly-roll) 타입, 단위셀이 적층된 분리막 시트가 폴딩되는 스택 앤 폴딩(Stack & Folding) 타입, 복수개의 전극이 적층된 분리막 시트가 지그재그로 폴딩되는 z-폴딩(z-Folding) 타입 중 어느 하나일 수도 있다.

전극(12)은 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포되어 형성될 수 있다. 양극(13)의 경우 상기 전극 집전체는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 음극(14)의 경우 상기 전극 집전체는 구리 재질을 포함할 수 있다.

전극 조립체(10)에는 전극 탭(15)이 구비될 수 있다. 전극 탭(15)은 전극 조립체(10)의 전극(12)과 연결되고, 전극 조립체(10)로부터 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다.

복수개의 전극(12) 중 양극에 연결된 복수개의 전극 탭(15)과 음극에 연결된 복수개의 전극 탭(15)은 전극 조립체(10)에 대해 서로 다른 방향으로 돌출될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 양극에 연결된 복수개의 전극 탭(15)과 음극에 연결된 복수개의 전극 탭(15)이 전극 조립체(10)에 대해 동일한 방향으로 나란하게 돌출되는 것도 가능하다.

복수개의 전극 탭(15)에는 이차 전지(1)의 외부로 전기를 공급하는 전극 리드(16)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결될 수 있다. 전극 리드(16)는 일단이 복수개의 전극 탭(15)과 연결되고 타단이 상기 전지 케이스(20)의 외부로 돌출될 수 있다.

전극 리드(16)의 일부는 절연부(17)로 주위가 포위될 수 있다. 예를 들어, 절연부(17)는 절연 테이프를 포함할 수 있다. 상기 절연부(17)는 전지 케이스(20)의 후술할 한 쌍의 사이드(29)의 사이에 위치할 수 있고, 이러한 상태에서 한 쌍의 사이드(29)는 서로 열 융착될 수 있다. 이 경우, 상태에서 한 쌍의 사이드(29)의 일부는 절연부(17)와 열 융착될 수 있다. 따라서, 절연부(17)는 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(16)를 통해 전지 케이스(20)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(20)의 실링을 유지시킬 수 있다.

한편, 전지 케이스(20)는, 폴딩부(30)로 연결된 한 쌍의 케이스(21)가 서로 실링되어 형성될 수 있다. 이하에서 설명하는 각 케이스(21)의 구성은, 전지 케이스(20)를 전개한 상태를 기준으로 설명한다. 상기 '전지 케이스(20)를 전개한 상태'는, 전지 케이스(20)에 존재하던 소정의 접착이나 실링을 해제함으로써 전지 케이스(20)를 펼친 상태를 의미한다.

전지 케이스(20)는, 전극 조립체(10)를 수용하는 컵부(22)와, 컵부(22)의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드(29)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(20)의 경우, 각 케이스(21)는, 만입된 형상을 갖는 컵부(22)와, 컵부(22)의 둘레에 위치한 사이드(29)를 포함할 수 있다. 사이드(29)는 테라스로 명명될 수도 있다.

컵부(22)는 사이드(29)로부터 소정의 깊이만큼 만입되어 만입 공간(S1)을 형성할 수 있다.

한 쌍의 케이스(21)의 컵부(22)는 폴딩부(30)로 서로 연결될 수 있다. 즉, 폴딩부(30)는 한 쌍의 컵부(22)의 사이에 위치할 수 있으며, 전지 케이스(20)가 전개된 상태에서 폴딩부(30)는 브릿지로 명명될 수 있다. 폴딩부(30)는 전지 케이스(20)의 길이 방향과 나란하게 연장될 수 있다.

어느 하나의 컵부(22)의 만입 공간(S1)에 전극 조립체(10)를 수납한 후에, 한 쌍의 컵부(22)가 서로 마주보도록 폴딩부(30)를 폴딩할 수 있다. 그러면 다른 하나의 컵부(22)가 전극 조립체(10)를 상방에서 커버할 수 있다. 즉, 각 컵부(22)의 만입 공간(S1)은 서로 연통될 수 있고, 전극 조립체(10)는 상기 만입 공간(S1)에 수용될 수 있다.

한 쌍의 컵부(22)가 만입된 깊이는 서로 동일할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 컵부(22)는 대칭 형상을 가질 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 한 쌍의 컵부(22)의 만입된 깊이가 서로 다르게 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 한 쌍의 컵부(22)는 비대칭 형상을 가질 수 있다.

좀 더 상세히, 각 컵부(22)는 기저면(23) 및 복수개의 둘레면(24)(25)을 포함할 수 있다.

기저면(23)은 전극 조립체(10)와 마주볼 수 있고, 둘레면(24)(25)은 전극 조립체(10)의 주위를 둘러쌀 수 있다.

상기 기저면(23)는 사이드(29)와 대략 나란하게 형성될 수 있다.

상기 둘레면(24)(25)는 기저면(23)과 함께 만입 공간(S1)을 포위할 수 있다.

좀 더 상세히, 둘레면(24)(25)는, 전극 조립체(10)의 전장 방향과 나란하게 연장된 한 쌍의 제1면(24)과, 전극 조립체(10)의 전폭 방향과 나란하게 연장된 한 쌍의 제2면(25)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 제1면(24) 중 어느 하나는 폴딩부(30)와 연결되고 다른 하나는 사이드(29), 좀 더 상세히는 후술할 제1사이드(29a)와 연결될 수 있다. 한 쌍의 제2면(24)은 사이드(29), 좀 더 상세히는 후술할 제2사이드(29b)와 연결될 수 있다.

사이드(29)는 컵부(22)의 적어도 일부의 둘레에 위치할 수 있다. 사이드(29)는 컵부(22)의 둘레면(24)(25) 중 적어도 일부에 연결될 수 있다. 사이드(29)는 대략 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.

좀 더 상세히, 사이드(29)는, 컵부(22)에 대해 폴딩부(30)의 반대편에 위치한 제1사이드(29a)와, 상기 폴딩부(30)와 상기 제1사이드(29a)를 연결하는 한 쌍의 제2사이드(29b)를 포함할 수 있다.

제1사이드(29a)는 전지 케이스(20)의 길이 방향과 나란하게 연장될 수 있다. 한 쌍의 제2사이드(29b)는 전지 케이스(20)의 폭 방향과 나란하게 연장되며 컵부(22)에 대해 서로 반대편에 위치할 수 있다. 일 케이스(21)의 제2사이드(29b)는 타 케이스(21)의 제2사이드(29b)와 연결될 수 있다.

전지 케이스(20)의 한 쌍의 컵부(22) 사이에 전극 조립체(10)를 배치한 상태에서 폴딩부(30)를 폴딩하고 한 쌍의 사이드(29)를 서로 융착시킴으로써, 한 쌍의 케이스(21)가 서로 실링된 이차 전지(1)를 형성할 수 있다.

따라서 전지 케이스(20)가 실링된 상태에서, 일 컵부(22)의 기저면(23)은 이차 전지의 저면을 이룰 수 있고, 타 컵부(22)의 기저면(23)은 이차 전지의 상면을 이룰 수 있으며, 한 쌍의 컵부(22)의 둘레면(24)(25)은 폴딩부(30)와 함께 이차 전지의 둘레를 이룰 수 있다. 또한, 한 쌍의 케이스(21)의 사이드(29)는 서로 융착되어 이차 전지의 둘레에서 외측으로 돌출된 실링부를 이룰 수 있다. 특히, 제1사이드(29a)끼리 융착된 실링부는 더블 사이드 폴딩(Double Side Folding, DSF) 등과 같이 적어도 1회 폴딩될 수 있다.

한편, 각 컵부(22)는, 기저면(23)과 복수개의 둘레면(24)(25)을 연결하며 라운드지게 형성된 펀치 엣지(26)와, 복수개의 둘레면(24)(25)을 서로 연결하며 라운드지게 형성된 두께 엣지(27)와, 복수개의 둘레면(24)(25)과 사이드(29)를 서로 연결하며 라운드지게 형성된 다이 엣지(28)를 더 포함할 수 있다.

여기서 라운드지게 형성된다는 것은, 소정의 곡률반경을 가지도록 곡면을 형성하는 것을 의미하며, 이러한 곡면은 일정한 곡률만을 가질 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일정하지 않은 곡률을 가질 수도 있다. 본 명세서에서 각 엣지(26)(27)(28)이 특정 곡률을 가지고 라운딩되며 형성된다는 것은, 전체적으로 특정 곡률 반경을 가지는 것뿐만 아니라, 일부에서 상기 특정 곡률 반경을 가지는 것까지 의미할 수 있다.

만일 각 엣지(26)(27)(28)에 라운드지게 형성되지 않거나 지나치게 작은 곡률 반경으로 형성되면, 전지 케이스(20)의 제조를 위해 파우치 필름(200)(도 6 참조)을 성형할 때 각 엣지(26)(27)(28) 부분에 응력이 집중되어 쉽게 크랙이 발생할 우려가 있다. 또한, 컵부(22)가 깊게 포밍될수록 파우치 필름(200)이 크게 연신되어 컵부(22)의 두께가 줄어들게 되고 크랙이 발생할 우려가 커지므로, 컵부(22)를 충분히 깊게 형성하기 어려운 문제점이 있다.

반대로, 각 엣지(26)(27)(28)의 곡률 반경이 지나치게 크게 형성되면, 전지 케이스(20) 내에서 전극 조립체(10)가 차지하지 않는 빈 공간이 증가하므로 이차 전지의 에너지 밀도가 낮아지는 문제점이 있다.

다만, 종래의 전지 케이스는, 성형성이 낮은 파우치 필름을 성형하여 제조되었으므로, 각 엣지의 곡률 반경을 충분히 작게 형성하는데 한계가 있었다. 반면, 본 발명의 전지 케이스(20)는 성형성이 개선된 파우치 필름(200)(도 6 참조)을 사용하여 제조되므로, 각 엣지(26)(27)(28)의 곡률 반경을 충분히 작게 형성할 수 있다. 파우치 필름(200)에 대해서는 이후 자세히 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 각 컵부(22)에 포함된 복수개의 펀치 엣지(26)는, 기저면(23)과 한 쌍의 제1면(24)을 연결하는 한 쌍의 제1펀치 엣지(26a)(26b)와, 기저면(23)과 한 쌍의 제2면(25)을 연결하는 한 쌍의 제2펀치 엣지(26c)(26d)를 포함할 수 있다. 따라서, 각 제1펀치 엣지(26a)(26b)는 전극 조립체(10)의 전장 방향과 나란하게 연장될 수 있고, 각 제2펀치 엣지(26c)(26d)는 전극 조립체(10)의 전폭 방향과 나란하게 연장될 수 있다.

그리고, 전극 조립체(10)의 전폭 방향에 대해, 한 쌍의 제1펀치 엣지(26a)(26b) 중 어느 하나(26a)는 폴딩부(30)측에 위치하고, 다른 하나(26b)는 제1사이드(29a) 측에 위치할 수 있다. 전극 조립체(10)의 전장 방향에 대해, 한 쌍의 제2펀치 엣지(26c)(26d) 중 어느 하나(26c)는 어느 하나의 제2사이드(29b) 측에 위치하고, 다른 하나(26d)는 다른 하나의 제2사이드(29b) 측에 위치할 수 있다.

도 2를 참조하면, 각 컵부(22)에 포함된 복수개의 두께 엣지(27)는, 한 쌍의 제1면의 일 단부를 제2면(25)과 연결하는 한 쌍의 제1두께 엣지(27a)와, 한 쌍의 제1면의 타 단부를 제2면(25)과 연결하는 한 쌍의 제2두께 엣지(27b)를 포함할 수 있다. 따라서, 각 두께 엣지(27)는 컵부(22)의 깊이 방향과 대략 나란하게 연장될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 각 컵부(22)에 포함된 복수개의 다이 엣지(28)는, 한 쌍의 제1면(24) 중 어느 하나와 제1사이드(29a)를 연결하는 제1다이 엣지(28a)와, 한 쌍의 제2면(25)을 한 쌍의 제2사이드(29b)와 연결하는 제2다이 엣지(28b)(28c)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1다이 엣지(28a)는 전극 조립체(10)의 전장 방향과 나란하게 연장될 수 있고, 각 제2다이 엣지(28b)(28c)는 전극 조립체(10)의 전폭 방향과 나란하게 연장될 수 있다. 그리고, 전극 조립체(10)의 전장 방향에 대해, 한 쌍의 제2다이 엣지(28b)(28c) 중 어느 하나(26c)는 어느 하나의 제2사이드(29b) 측에 위치하고, 다른 하나(26d)는 다른 하나의 제2사이드(29b) 측에 위치할 수 있다.

이하에서는, 각 펀치 엣지(26)의 곡률 반경을 'Rp', 각 두께 엣지(27)의 곡률 반경을 'Rt', 각 다이 엣지(28)의 곡률 반경을 'Rd'로 명명하여 설명한다.

전지 케이스(20)는, 0.3mm ≤ Rp ≤ 1mm 또는 Rp ≤ Rt < 3*Rp 중 적어도 하나의 조건식을 만족할 수 있다. 이하, 좀 더 상세히 설명한다.

전지 케이스(20)는 0.3mm ≤ Rp ≤ 1mm 인 조건식을 만족할 수 있고, 바람직하게는 0.3mm ≤ Rp ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 각 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)은 0.3mm 이상 1mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.3mm 이상 0.7mm 이하일 수 있다. 비교예로서, 종래의 전지 케이스의 펀치 엣지는, 1 mm 초과 2 mm 이하인 곡률 반경을 가짐이 일반적이다.

전지 케이스(20)는, Rp ≤ Rt < 3*Rp 인 조건식을 만족할 수 있다. 앞서 0.3mm ≤ Rp ≤ 1mm , 바람직하게는 0.3mm ≤ Rp ≤ 0.7mm 임을 설명하였으므로, 이에 따라 전지 케이스(20)는 0.3mm ≤ Rt < 3mm, 바람직하게는 0.3mm ≤ Rt < 2.1mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

즉, 각 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)은 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)의 1배 이상 3배 미만일 수 있다. 또한, 각 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)은 0.3mm 이상 3mm 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.3mm 이상 2.1mm 미만일 수 있다.

비교예로서, 종래의 전지 케이스의 두께 엣지는, 펀치 엣지의 곡률 반경의 3배 이상이고 3mm 이상인 곡률 반경을 가짐이 일반적이다.

또한, 컵부(22)의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rp ≤ D/6 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 각 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)은 컵부(22)의 깊이(D)의 1/20 이상 1/6 이하일 수 있다.

펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)이 컵부(133)의 깊이(D)의 1/20 미만이거나, 0.3mm 미만이면, 펀치 엣지(26)에 응력이 지나치게 집중되어 크랙(crack)이나 핀 홀(pin-hole)이 발생할 수 있다. 반대로, 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)이 컵부(22)의 깊이(D)의 1/6보다 크거나 1 mm 보다 크면, 이차 전지(1)의 에너지 밀도가 급격히 떨어질 수 있으며, 디가스 공정에 의해 주름 등이 발생하여 이차 전지(1)의 품질이 떨어질 수 있다.

한편, 전지 케이스(20)는, 0.3mm ≤ Rd ≤ 1mm 또는 Rd ≤ Rt < 3*Rd 중 적어도 하나의 조건식을 만족할 수 있다. 이하, 좀 더 상세히 설명한다.

전지 케이스(20)는 0.3mm ≤ Rd ≤ 1mm 인 조건식을 만족할 수 있고, 바람직하게는 0.3mm ≤ Rd ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 각 다이 엣지(28)의 곡률 반경(Rd)은 0.3mm 이상 1mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.3mm 이상 0.7mm 이하일 수 있다.

전지 케이스(20)는, Rd ≤ Rt < 3*Rd 인 조건식을 만족할 수 있다. 앞서 0.3mm ≤ Rd ≤ 1mm, 바람직하게는 0.3mm ≤ Rd ≤ 0.7mm 임을 설명하였으므로, 이에 따라 전지 케이스(20)는 0.3mm ≤ Rt < 3mm, 바람직하게는 0.3mm ≤ Rt < 2.1mm 인 조건식을 만족할 수 있다.

즉, 각 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)은 다이 엣지(28)의 곡률 반경(Rd)의 1배 이상 3배 미만일 수 있다. 또한, 각 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)은 0.3mm 이상 3mm 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.3mm 이상 2.1mm 미만일 수 있다.

비교예로서, 종래의 전지 케이스의 두께 엣지는, 다이 엣지의 곡률 반경의 3배 이상이고 3mm 이상인 곡률 반경을 가짐이 일반적이다.

또한, 컵부(22)의 깊이를 D라 할 때, D/20

Rd ≤ D/6 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 각 다이 엣지(26)의 곡률 반경(Rd)은 컵부(22)의 깊이(D)의 1/20 이상 1/6 이하일 수 있다

다이 엣지(28)의 곡률 반경(Rd)이 컵부(133)의 깊이(D)의 1/20 미만이거나, 0.3mm 미만이면, 다이 엣지(28)에 응력이 지나치게 집중되어 크랙(crack)이나 핀 홀(pin-hole)이 발생할 수 있다. 반대로, 다이 엣지(28)의 곡률 반경(Rd)이 컵부(22)의 깊이(D)의 1/6보다 크거나 1 mm 보다 크면, 이차 전지(1)의 에너지 밀도가 급격히 떨어질 수 있으며, 전지 케이스(20)의 외관이 깔끔하게 형성되지 않아 주름 등이 발생하여, 이차 전지(1)의 품질이 떨어질 수 있다.

전극 조립체(10)에 포함된 전극(12)의 코너는 챔퍼(chamfer) 가공될 수 있으므로, 전극 조립체(10)의 전극(12)과 컵부(22) 간 간섭을 방지하면서도 전지 케이스(20) 내부의 빈 공간을 최소화하기 위해서는 두께 엣지(27)의 곡률 반경이 펀치 엣지(26)의 곡률 반경 이상이어야 한다. 만일 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)이 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp) 미만이면, 컵부(22) 내 전극 조립체(10)의 코너와 인접한 부분에 오히려 빈 공간이 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 디가스 공정에 의해 컵부(22)에 주름이 발생할 우려가 있다. 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)이 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)의 3배 이상이면, 컵부(22)와 전극 조립체(10) 간 간섭이 발생할 우려가 있다.

복수개의 펀치 엣지(26)의 곡률 반경(Rp)은 서로 동일 또는 유사하게 형성될 수 있고, 복수개의 두께 엣지(27)의 곡률 반경(Rt)은 서로 동일 또는 유사하게 형성될 수 있고, 복수개의 다이 엣지(28)의 곡률 반경(Rd)은 서로 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 이로써, 전지 케이스(20)의 품질 및 외관의 통일성이 향상되며, 제조 과정에서 불량 등이 발생할 가능성을 줄일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 후술할 파우치 필름(200)(도 6 참조)이 다이(110) 및 펀치(120)에 의해 성형되는 과정에서 파우치 필름(200)은 연신될 수 있다. 따라서, 전지 케이스(20)의 두께는 파우치 필름(200)의 두께와 비교하여 얇아질 수 있으며, 특히 컵부(22)의 깊이가 깊게 포밍될수록 전지 케이스(20)의 두께가 얇아질 수 있다. 전지 케이스(20)의 두께가 지나치게 얇아지면, 핀 홀 또는 크랙이 발생할 우려가 있으므로, 컵부(22)를 충분히 깊게 형성하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 파우치 필름(200)이 연신되는 정도는 위치에 따라 서로 다를 수 있다. 따라서, 파우치 필름(200)이 성형되어 제조된 전지 케이스(20)의 각 부분은 서로 다른 두께를 가질 수 있으며, 특히 펀치 엣지(26)가 가장 크게 연신되어, 얇은 두께를 가질 수 있다.

종래의 전지 케이스는, 인장 강도와 연신율이 낮은 파우치 필름을 사용하여 제조되었으므로, 파우치 필름이 연신되는 정도에 비해 핀홀이나 크랙이 발생할 확률이 높고, 컵부를 깊게 성형하기 어려운 한계가 있었다. 반면, 본 발명의 전지 케이스(20)는 인장강도 및 연신율, 즉 인성(Toughness)이 개선된 파우치 필름(200)(도 6 참조)을 사용하여 제조되므로, 파우치 필름(200)이 크게 연신되어 전지 케이스(20)의 두께가 얇아지더라도 핀홀이나 크랙이 발생할 확률이 낮고, 컵부(22)를 충분히 깊게 형성할 수 있다. 파우치 필름(200)에 대해서는 이후 자세히 설명한다.

이하에서는, 컵부(22)의 기저면(23)의 두께를 'Tb', 둘레면(24)(25)의 두께를 'Tc', 사이드(29)의 두께를 'Ts', 펀치 엣지(26)의 두께를 'Tp', 다이 엣지(28)의 두께를 'Td', 파우치 필름(200)(도 6 참조)의 두께를 'Tf'로 명명하여 설명한다.

전지 케이스(20)는, Tb ≥ 0.8*Ts 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb)는, 사이드(29)의 두께(Ts)의 0.8배 이상일 수 있다. 또한, 전지 케이스(20)는 Tb ≤ 1.2*Ts 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb)는, 사이드(29)의 두께(Ts)의 1.2배 이하일 수 있다.

컵부(22)의 기저면(23)은 펀치(120)(도 6 참조)의 저면에 접촉하여 형성되는 부분일 수 있고, 사이드(29)는 다이(110)의 상면과 스트리퍼(미도시)의 사이에서 가압되어 고정된 부분일 수 있다. 도 6에 스트리퍼가 도시되어 있지 않으나, 이는 주지의 기술이므로 당업자는 상기 설명을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 컵부(22)의 기저면(23)과 사이드(29)는, 컵부(22)의 둘레면(24)(25) 및 각 엣지(26)(27)(28)와 비교하여 상대적으로 덜 연신될 수 있으며, 상호간에 큰 두께 차이는 발생하지 않을 수 있다. 따라서 앞서 설명한 바와 같이, 기저면(23)의 두께(Tb)는 사이드(29)의 두께(Ts)의 0.8배 이상 1.2배 이하일 수 있다.

만일 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb)가 사이드(29)의 두께(Ts)의 0.8배보다 얇으면, 컵부(22)의 기저면(23)이 과도하게 얇아져 핀홀이나 크랙이 발생할 가능성이 급격히 증가할 수 있다. 반대로 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb)가 사이드(29)의 두께(Ts)의 1.2배보다 두꺼우면, 컵부(22)의 기저면(23)이 과도하게 두꺼워지므로 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하될 수 있다.

또한, 전지 케이스(20)는 0.8*Tf ≤ Tb, Ts ≤ Tf 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 기저면(23)의 두께(Tb) 및 사이드(29)의 두께(Ts)는, 파우치 필름(200)의 두께(Tf)의 0.8배 이상이고 1배 이하일 수 있다.

만일 기저면(23)의 두께(Tb) 및 사이드(29)의 두께(Ts)가 파우치 필름(200)의 두께(Tf)의 0.8배 미만이면, 기저면(23) 및 사이드(29)보다 얇게 형성되는 컵부(22)의 둘레면(24)(25)이나, 펀치 엣지(26)나, 다이 엣지(28)에 핀홀이나 크랙이 발생할 가능성이 급격히 증가할 수 있다. 그리고, 기저면(23)의 두께(Tb) 및 사이드(29)의 두께(Ts)가 파우치 필름(200)의 두께(Tf) 이하임은 자명하다.

또한, 전지 케이스(20)는 0.5*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf 인 조건식을 만족할 수 있고, 바람직하게는 0.6*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 컵부(22)의 둘레면(24)(25)의 두께(Tc)와, 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)와, 다이 엣지(28)의 두께(Td)는, 파우치 필름(200)의 두께(Tf)의 절반 이상이고 1배 이하일 수 있으며, 바람직하게는 파우치 필름(200)의 두께(Tf)의 0.6배 이상이고 1배 이하일 수 있다.

만일 컵부(22)의 둘레면(24)(25)의 두께(Tc)와, 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)와, 다이 엣지(28)의 두께(Td)가 파우치 필름(200)의 두께(Tf)의 0.5배 미만이면, 핀홀이나 크랙이 발생할 가능성이 급격히 증가할 수 있다. 그리고, 컵부(22)의 둘레면(24)(25)의 두께(Tc)와, 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)와, 다이 엣지(28)의 두께(Td)가 파우치 필름(200)의 두께(Tf) 이하임은 자명하다.

또한, 전지 케이스(20)는 Tp ≤ Tc ≤ Td 인 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)는 컵부(22)의 둘레면(24)(25)의 두께(Tc) 이하이고, 컵부(22)의 둘레면(24)(25)의 두께(Tc)는 다이 엣지(28)의 두께(Td) 이하일 수 있다. 이로써 컵부(22)의 펀치 엣지(26)가 가장 많이 연신됨을 확인할 수 있다.

그리고, 전지 케이스(20)는 Tp ≥ 0.6*Tb 또는 Tp ≥ 0.6*Ts 중 적어도 하나의 조건식을 만족할 수 있다. 즉, 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)는 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb) 및/또는 사이드(29)의 두께(Ts)의 0.6배 이상일 수 있다. 따라서, 가장 큰 연신이 일어나는 펀치 엣지(26)가 과도하게 얇게 형성되는 것을 방지할 수 있다. 만일 펀치 엣지(26)의 두께(Tp)가 컵부(22)의 기저면(23)의 두께(Tb)의 0.6배 미만이거나, 사이드(29)의 두께(Ts)의 0.6배 미만이면, 펀치 엣지(26)에 핀홀이나 크랙이 발생할 가능성이 급격히 증가할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 성형하는 성형 장치의 개략도이다.

전지 케이스(20)는 파우치 필름(200)을 드로잉(Drawing) 성형하여 제조될 수 있다. 파우치 필름(200)은 파우치 시트(sheet)로 명명될 수도 있다.

상기 파우치 필름(200)의 두께(Tf)는 160μm 내지 200μm, 바람직하게는 180μm 내지 200μm일 수 있다. 파우치 필름(200)의 두께가 상기 범위를 만족할 때, 전지 케이스(20)의 두께 증가로 인한 수용 공간(S1)의 감소, 밀봉 내구성 저하 등을 최소화하면서 컵부(22)의 성형 깊이를 증가시킬수 있다.

파우치 필름(200)을 성형하는 성형 장치(100)는, 상면에 파우치 필름(200)이 안착되는 다이(110)와, 다이(110)의 상방에 배치되고 하강하여 파우치 필름(200)을 성형하는 펀치(120)를 포함한다. 그리고 다이(110)는 상면으로부터 내측으로 함몰 형성된 성형부(111)를 포함하고, 펀치(120)는 파우치 필름(200)을 상기 성형부(111)에 삽입하면서 드로잉 성형함으로써 컵부(22)를 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 이러한 성형 장치(100)를 이용하여 파우치 필름(200)을 성형할 때, 다이(110)에는 성형부(111)가 서로 이웃하도록 두 개가 형성되고, 두 성형부(111) 사이에는 격벽(112)이 형성될 수 있다. 펀치(120)가 두 성형부(111)에 모두 삽입하면서 파우치 필름(200)을 드로잉 성형하면, 두 성형부(111)에 대응하여 두 개의 컵부(22)가 형성되고, 이러한 두 개의 컵부(22) 사이에는 격벽(112)에 대응하여 폴딩부(30)(도 1 참조)를 이루는 브릿지가 형성될 수 있다.

이러한 폴딩부(30)는 한 쌍의 케이스(21)를 일체로 연결하므로, 추후에 실링 공정을 수행할 때 실링할 사이드(29)의 개수가 감소할 수 있다. 따라서, 공정 속도를 향상시키고, 실링 공정 수도 감소시킬 수도 있다. 이 때, 폴딩부(30)의 폭이 작을수록 컵부(22)의 둘레면(24)(25)과 전극 조립체(10) 사이의 공간이 감소하므로, 이차 전지(1)의 전체 부피가 감소하여 부피 대비 에너지 밀도가 증가할 수 있다.

파우치 필름(200)을 성형할 때에는 브릿지의 두께를 최소화하는 것이 바람직하고, 이를 위해 격벽(112)의 두께도 최소화하는 것이 바람직하다. 그런데 격벽(112)이 두께가 얇은 상태에서 높이가 과도하게 높게 형성된다면, 드로잉 성형하는 과정에서 격벽(112)이 파손될 수 있다. 특히, 종래에는 다이(110)에 바닥이 존재하였으나, 이러한 경우에 펀치(120)가 파우치 필름(200)을 성형할 때 파우치 필름(200)과 성형부(111) 사이의 공간에 존재하는 기체가 배출되지 못하는 문제가 있었다. 따라서, 최근에는 이러한 다이(110)에 바닥을 제거함으로써 파우치 필름(200)과 성형부(111) 사이의 공간에 존재하는 기체가 용이하게 배출될 수는 있으나, 격벽(112)의 높이가 과도하게 높게 형성되는 문제가 있었다. 따라서, 격벽(112)의 하부에 격벽(112)의 두께보다 더 두꺼운 보강부(113)가 형성될 수 있다. 보강부(113)는 전지 케이스(20)에 형성될 컵부(22)보다는 하방에 형성되면서, 격벽(112)이 파손되지 않을 정도의 위치에 형성될 수 있다. 보강부(113)의 정확한 위치는 격벽(112)의 두께, 격벽(112)의 재료, 펀치(120)의 압력, 형성될 컵부(22)의 깊이(D)에 따라 실험적으로 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(20)로 성형되는 파우치 필름(200)은, 실란트층(Sealant Layer, 200a), 배리어층(Barrier Layer, 200b), 표면 보호층(Surface Protection Layer, 200c)을 포함하며, 필요에 따라 연신 보조층(Drawing Assistance Layer, 200d)을 더 포함할 수 있다.

실란트층(200a)은 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되어 전극 조립체(10)와 직접 접촉할 수 있다. 여기서 최내층이란, 상기 배리어층(200b)을 기준으로 전극 조립체(10)가 위치하는 방향으로 향할 때 가장 마지막에 위치한 층을 말한다. 전지 케이스(20)는 상기와 같은 적층 구조의 파우치 필름(200)을, 펀치(120) 등을 이용하여 드로잉(Drawing) 성형하면, 일부가 연신되어 주머니 형태의 수용 공간(S1)(도 1 참조)을 포함하는 컵부(22)를 형성하면서 제조된다. 그리고, 이러한 수용 공간(S1)에 전극 조립체(10)가 내부에 수용되면 전해질을 주입한다. 그 후에 서로 마주보는 한 쌍의 사이드(29)를 열 압착을 하면 실란트층(200a)끼리 접착됨으로써 전지 케이스(20)가 실링된다. 이 때, 실란트층(200a)은 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가져야 하며, 전해질과도 접촉하므로 내식성을 가져야 한다. 또한, 내부를 완전히 밀폐하여 내부 및 외부간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 가져야 한다. 즉, 실란트층(200a)끼리 접착된 사이드(29)는 우수한 열 접착 강도를 가져야 한다. 일반적으로 이러한 실란트층(200a)을 제조하는 제1 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론, 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 주로 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 실란트층(200a)을 제조하는데 주로 사용된다. 나아가, 무연신 폴리프로필렌(Cated Polypropylene) 또는 산처리된 폴리프로필렌(Acid Modified Polypropylene) 또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수도 있다. 여기서 산처리된 폴리프로필렌은 MAH PP(말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌)일 수 있다. 또한, 실란트층(200a)은, 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 갖거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실란트층(200a)의 두께는 60 내지 100 μm일 수 있으며, 특히 75 내지 85 μm 일 수 있다. 만약 실란트층(200a)의 두께가 60 μm보다 얇다면, 실링시 내부가 파괴되는 등 실링 내구성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 그리고 만약 실란트층(200a)의 두께가 100 μm 보다 두껍다면, 파우치 전체의 두께가 과도하게 두꺼워지므로, 오히려 성형성이 떨어지거나 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 실런트층(200a)의 두께가 작을 경우, 파우치 필름(200)의 절연파괴전압이 낮아져 절연성이 저하될 수 있으며, 절연성이 떨어지는 파우치 필름(200)를 이용하여 전지를 제조할 경우, 불량율이 높아질 수 있다.

배리어층(200b)은 표면 보호층(200c) 및 실란트층(200a)의 사이에 위치하여 파우치의 기계적 강도를 확보하고, 이차 전지(1) 외부의 가스 또는 수분 등의 출입을 차단하며, 전해질의 누수를 방지한다. 배리어층(200b)은 알루미늄 합금 박막으로 제조될 수 있다. 알루미늄 합금 박막은 소정 수준 이상의 기계적 강도를 확보할 수 있으면서도 무게가 가볍고 전극 조립체(10)와 전해질에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 확보할 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 박막은 결정립도가 10 ~ 13μm, 바람직하게는 10.5 ~ 12.5μm, 더 바람직하게는 11 ~ 12μm일 수 있다. 알루미늄 합금 박막의 결정립도가 상기 범위를 만족할 때, 컵 성형 시에 핀 홀(Pinhole)이나 균열 발생 없이 성형 깊이를 증가시킬 수 있다.

이러한 알루미늄 합금 박막에는 알루미늄 이외의 금속 원소, 예를 들어, 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.

종래에는 배리어층이 대략 30 내지 50 μm, 특히 40 μm의 두께를 가져, 성형성이 저하되었다. 따라서, 파우치 필름을 드로잉 성형하더라도, 컵부의 깊이가 깊어지면서 컵부의 둘레면을 수직에 가깝게 성형하는데 한계가 있었고, 컵부의 각 엣지의 곡률 반경을 감소하는 데에도 한계가 있었다. 또한, 천공 강도가 약하여 전지 케이스가 외부로부터 충격을 받으면, 내부의 전극 조립체가 쉽게 파손되는 문제도 있었다.

이를 해결하기 위해 배리어층(200b)의 두께를 대략 80 μm보다 두껍게 증가시킨다면, 제조 비용이 증가할 뿐만 아니라 전지 케이스(20) 전체의 두께가 과도하게 두꺼워져 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하되는 문제가 있다. 만약 전지 케이스(20) 전체의 두께를 감소시키기 위해 실란트층(200a)의 두께를 60 μm보다 얇게 감소시킨다면, 상기 기술한 바와 같이 실링 내구성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 이를 개선하여, 이러한 배리어층(200b)은 두께가 50 μm 내지 80 μm일 수 있고, 특히 55 μm 내지 65 μm 일 수 있다. 따라서, 배리어층(200b)의 성형성이 향상되어, 파우치 필름(200)을 드로잉 성형할 때 컵부(22)의 깊이(D)가 깊게 형성될 수 있고, 컵부(133)의 둘레면(24)(25)이 수직에 가까워지며 컵부(133)의 각 엣지(26)(27)(28)의 곡률 반경도 감소할 수 있다. 그러면, 수용 공간(S1)의 부피가 증가하므로, 내부에 수납되는 전극 조립체(10)의 부피도 증가할 수 있고, 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 효율도 증가할 수 있다. 그리고 제조 비용이 크게 증가하지 않으면서, 실란트층(200a)의 두께를 감소시키지 않고도 파우치 전체의 두께도 크게 증가하지 않고, 실링 내구성도 저하되지 않을 수 있다.

또한, 파우치 필름(200)의 천공 강도가 향상되므로, 외부로부터 큰 압력을 받거나 첨예한 물체에 찔려 파손되더라도, 내부의 전극 조립체(10)를 더욱 효과적으로 보호할 수 있다. 여기서 천공 강도가 우수하다는 것은, 파우치 필름(200)에 홀을 천공할 때의 강도가 높다는 것을 의미한다.

그러나, 단순히 알루미늄 합금 박막의 두께만 증가시킬 경우, 성형 깊이는 증가시킬 수 있으나, 성형 후에 알루미늄 합금 박막에 핀홀이나 크랙이 발생하여 밀봉 내구성에 문제가 발생한다.

이에 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 배리어층(200b)의 재질로 특정 결정립도를 갖는 알루미늄 합금 박막을 적용하고, 배리어층(200b)과 실란트층(200a) 두께를 특정 범위로 제어할 경우, 컵부(22)를 충분히 깊게 성형할 수 있고, 밀봉 내구성도 우수하게 유지할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 배리어층(200b)는 결정립도가 10μm 내지 13μm, 바람직하게는 10.5 ~ 12.5μm, 더 바람직하게는 11 ~ 12μm인 알루미늄 합금 박막을 포함한다. 알루미늄 합금 박막의 결정립도가 상기 범위를 만족할 때, 컵부(22)의 성형 시에 핀 홀(Pinhole)이나 균열 발생 없이 깊이(D)를 증가시킬 수 있다. 알루미늄 합금 박막의 결정립도가 13μm를 초과할 경우, 알루미늄 합금 박막의 강도가 떨어지고, 연신 시에 내부 응력 분산이 어려워 크랙이나 핀홀 발생이 증가하였으며, 결정립도가 10μm 미만인 경우에는 알루미늄 합금 박막의 유연성이 떨어져 성형성 향상에 한계가 있다.

한편, 상기 결정립도는, 알루미늄 합금 박막의 조성 및 알루미늄 합금 박막의 가공 방법에 따라 달라지며, 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 관측하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에서는, 주사전자현미경을 이용하여 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면 SEM 이미지를 획득하고, 상기 SEM 이미지에서 관찰되는 결정립 중 기설정된 개수의 결정립의 최대 지름을 측정한 후 이들의 평균값을 결정립도로 평가하였다.

표면 보호층(200c)은 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되어 외부와의 마찰 및 충돌로부터 이차 전지(1)를 보호하면서, 전극 조립체(10)를 외부로부터 전기적으로 절연시킨다. 여기서 최외층이란, 상기 배리어층(200b)을 기준으로 전극 조립체(10)가 위치하는 방향의 반대 방향으로 향할 때 가장 마지막에 위치한 층을 말한다. 이러한 표면 보호층(200c)을 제조하는 제2 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 특히, 주로 내마모성 및 내열성을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머가 사용되는 것이 바람직하다. 그리고 표면 보호층(200c)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가지거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 표면 보호층(200c)의 두께는 5 μm 내지 25 μm일 수 있으며, 특히 7 μm 내지 12 μm 일 수 있다. 만약 표면 보호층(200c)의 두께가 5 μm 보다 얇다면, 외부 절연성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반대로 만약 표면 보호층(200c)의 두께가 25 μm 보다 두껍다면, 파우치 전체의 두께가 두꺼워지므로, 오히려 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하될 수 있다.

한편, PET는 저렴하고 내구성이 뛰어나며 전기 절연성이 우수하나, 상기 배리어층(200b)으로 자주 사용되는 알루미늄과 접착성도 약하고, 응력을 인가하여 연신될 때의 거동도 서로 상이할 수 있다. 따라서, 표면 보호층(200c)과 배리어층(200b)을 직접 접착하면, 드로잉 성형 도중에 표면 보호층(200c)과 배리어층(200b)과 박리될 수도 있다. 그럼으로써, 배리어층(200b)이 균일하게 연신되지 않아, 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 케이스(20)는 제3 폴리머로 제조되고, 표면 보호층(200c) 및 배리어층(200b) 사이에 적층되는 연신 보조층(200d)을 더 포함할 수 있다. 연신 보조층(200d)은 표면 보호층(200c) 및 배리어층(200b) 사이에 적층되어, 표면 보호층(200c)과 배리어층(200b)이 연신될 때 박리되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 연신 보조층(200d)을 제조하는 제3 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 특히, 나일론(Nylon) 수지는 표면 보호층(200c)의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와는 접착이 용이하고, 배리어층(200b)의 알루미늄 합금과는 연신될 때의 거동이 유사하므로, 제3 폴리머로는 주로 나일론(Nylon) 수지가 사용될 수 있다. 그리고 연신 보조층(200d)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가지거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수도 있다.

종래에는 배리어층이 대략 40 μm의 두께를 가졌고, 이에 따라 연신 보조층은 대략 15 μm의 상당히 얇은 두께를 가졌다. 즉, 연신 보조층과 배리어층의 두께 비율이 1:2.67로, 배리어층의 두께 비율이 상당히 높았다. 그런데 상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배리어층(200b)이 대략 50 내지 80 μm, 특히 55 μm 내지 65 μm의 두께를 가지므로, 배리어층(200b)의 성형성이 향상된다. 이 때, 연신 보조층(200d) 또한 성형성을 향상시키기 위해, 연신 보조층(200d)은, 20 μm 내지 50 μm의 두께를 가질 수 있으며, 특히 25 μm 내지 38 μm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 만약 20 μm 보다 얇다면, 연신 보조층(200d)이 배리어층(200b)의 향상된 성형성을 따르지 못하여, 연신되는 도중에 파손될 수 있다. 반대로, 만약 50 μm 보다 두껍다면, 전지 케이스(20) 전체의 두께가 두꺼워지므로, 이차 전지(1)의 부피가 증가하고 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연신 보조층(200d)과 배리어층(200b)의 두께 비율이 1:2.5보다 작을 수 있다. 즉 종래보다 연신 보조층(200d)의 두께 비율이 더욱 증가할 수 있다. 다만, 연신 보조층(200d)의 두께가 과도하게 두꺼워지면, 전지 케이스(20) 전체의 두께가 두꺼워지므로, 과도한 두께가 되지 않기 위해 상기 두께 비율은 1:1.5보다 클 수 있다. 즉, 상기 두께 비율은 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다.

도 8은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 및 실리콘 함량을 나타낸 그래프이다.

앞서 설명한 바와 같이, 배리어층(200b)을 이루는 알루미늄 합금 박막은, 결정립도가 10 ~ 13μm, 바람직하게는 10.5 ~ 12.5μm, 더 바람직하게는 11 ~ 12μm일 수 있다.

또한, 상기 알루미늄 합금 박막의 철(Fe) 함유량은 1.2wt% 내지 1.7wt%, 바람직하게는 1.3wt% 내지 1.7wt%, 더 바람직하게는 1.3wt% 내지 1.45wt%일 수 있다. 알루미늄 합금 박막 내의 철(Fe) 함유량이 1.2wt% 미만인 경우에는, 알루미늄 합금 박막의 강도가 저하되어 성형 시에 크랙 및 핀홀이 발생할 수 있으며, 1.7wt%를 초과할 경우에는 알루미늄 합금 박막의 유연성이 떨어져 성형성 향상에 한계가 있다.

또한, 상기 알루미늄 합금 박막의 실리콘(Si) 함유량은 0.2wt% 이하, 바람직하게는 0.05 내지 0.2wt%, 더 바람직하게는 0.1 내지 0.2wt%일 수 있다. 실리콘 함유량이 0.2wt%를 초과하는 경우에는 성형성이 저하될 수 있다.

구체적으로는. 본 발명에 따른 알루미늄 합금 박막은 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금일 수 있다.

반면, 종래의 파우치 필름에는 주로 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금 박막이 사용되었다. 알루미늄 합금에 철이 많이 함유되는 경우에는 기계적 강도가 향상되고, 철이 적게 함유되는 경우에는 유연성이 향상된다.

합금번호 AA8079는, 철을 0.6 wt% 내지 1.2 wt% 포함하였고, 실리콘은 0.3 wt% 이하 포함한다. 합금번호 AA8079의 알루미늄 합금의 경우, 철이 상대적으로 적게 포함되고, 이를 이용하여 배리어층(200b)을 제조할 경우 유연성이 향상될 수는 있으나 강도가 저하되어 성형성에 한계가 존재할 수 있다.

반면에 합금번호 AA8021은, 철을 1.2 wt% 내지 1.7 wt%, 특히 1.3 wt% 내지 1.7 wt% 포함할 수 있고, 실리콘은 0.2 wt% 이하 포함할 수 있다. 이러한 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금으로 배리어층(200b)을 제조하는 경우, 철이 상대적으로 많이 포함되므로, 인장강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation Rate) 및 천공 강도(puncture Strength) 가 개선될 수 있다.

한편, 어떤 재료에 인장력을 인가하였을 때, 인장강도와 연신율 사이의 관계를 그래프로 나타낼 수 있다. 이 때, 그래프의 세로축을 인장강도, 가로축을 연신율이라 하면, 그래프의 아래 면적이 해당 재료의 인성(Toughness)이다. 인성이란, 재료의 파괴에 대한 질긴 정도를 나타내며, 인성이 높을수록 재료가 파괴되지 않을 때까지 더욱 많이 연신될 수 있다.

따라서, 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금으로 배리어층(200b)을 제조하는 경우, 인장강도와 연신율이 개선되므로, 인성(Toughness)이 증가하고 성형성이 향상될 수 있다.

도 9는 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 함량에 따른 인장강도, 연신율 및 결정립도의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 10은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 결정립을 확대한 SEM 이미지이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금의 철 함량에 따라, 인장강도, 연신율 및 결정립도가 변화한다. 구체적으로, 인장강도와 연신율은 철 함량에 비례하므로, 철 함량이 증가할수록 인장강도와 연신율도 증가한다. 반면에, 결정립도는 철 함량에 반비레하므로, 철 함량이 증가할수록 결정립도는 감소한다.

합금번호 AA8079는 결정립도가 13 μm 내지 21 μm로 상대적으로 크다. 따라서, 연신될 때 내부 응력이 덜 분산되어, 핀 홀(Pin-hole)이 많아지므로 전지 케이스(20)의 성형성이 저하되는 문제가 있다.

합금번호 AA8021은 결정립도가 10 μm 내지 13 μm로 상대적으로 작다. 따라서, 연신될 때 내부 응력이 더 많이 분산될 수 있으므로, 핀 홀(Pinhole)이 감소하여 전지 케이스(20)의 성형성이 향상될 수 있다.

이러한 배리어층(200b)을 갖는 파우치 필름(200)을 성형하여 제조된 전지 케이스(20)는 성형성이 향상되어, 컵부(22)의 깊이(D)를 더욱 깊게 형성할 수 있고, 컵부(22)의 둘레면(24)(25)도 수직에 가까워지며 컵부(22)의 각 엣지(26)(27)(28)의 곡률 반경도 감소할 수 있어, 더욱 크고 두꺼운 전극 조립체(10)도 수용할 수 있다. 따라서, 이러한 전지 케이스(13)로 제조된 이차 전지(1)는 부피 대비 에너지 효율이 증가할 수 있다.

본 발명에 따른 파우치 필름(200)은, 특정 두께 및 결정립도를 갖는 알루미늄 합금 박막을 포함하여 인장 강도 및 연신율이 우수하다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 파우치 필름(135)은 15 mm * 80 mm의 크기로 재단한 후, 50mm/min의 인장 속도로 잡아당기면서 측정한 인장강도가 200N/15mm 내지 300N/15mm, 바람직하게는 210N/15mm 내지 270N/15mm, 더 바람직하게는 220N/15mm 내지 250N/15mm이고, 연신율이 120% 내지 150%, 바람직하게는 120% 내지 140%, 더 바람직하게는 120% 내지 130%일 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 인장 강도 및 연신율이 높고, 그로 인해 인성(Toughness)가 증가하여, 컵 성형 시에 성형 깊이가 큰 경우에도 크랙 발생이 적다.

또한, 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는, 특정 두께 및 결정립도를 갖는 알루미늄 합금 박막을 포함하여 천공 강도가 우수하다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는, 천공 강도가 30N 이상일 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스를 폴딩하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스가 폴딩된 모습을 나타낸 개략도이다.

이하, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 원용하고 차이점을 중심으로 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스(20)(이하, 전지 케이스)는, 폴딩부(30)로 연결된 제1케이스(21a)와 제2케이스(21b)가 서로 실링되어 형성될 수 있다. 제1케이스(21a)에는 컵부(22)가 형성되고, 제2케이스(21b)에는 컵부(22)가 미 형성될 수 있다.

제2케이스(21b)는 대략 평판 형상일 수 있다. 제2케이스(21b)의 일부는 제1케이스(21a)의 컵부(22)를 커버하고, 제2케이스(21b)의 다른 일부는 제1케이스(21a)의 사이드(29)에 융착되어 실링부를 형성할 수 있다.

좀 더 상세히, 제1케이스(21a)의 컵부(22)의 만입 공간(S1)에 전극 조립체(10)를 수납한 후에, 제2케이스(21b)가 만입 공간(S1)을 상측에서 커버하도록 폴딩부(30)를 폴딩할 수 있다.

당업자는, 본 실시예에 따른 전지 케이스(20)도 앞서 설명한 파우치 필름(200)을 성형하여 제조되며, 따라서 일 실시에에서 설명한 조건식들을 만족할 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 이차 전지 10: 전극 조립체
20: 파우치형 전지 케이스 21: 케이스
22: 컵부 23: (컵부의) 기저면
24, 25: (컵부의) 둘레면 26: 펀치 엣지
27: 두께 엣지 28: 다이 엣지
29: 사이드 30: 폴딩부
200: 파우치 필름 200a: 실란트층
200b: 배리어층 200c: 표면 보호층
200d: 연신 보조층 Rp: (펀치 엣지의) 곡률 반경
Rt: (두께 엣지의) 곡률 반경 Rd: (다이 엣지의) 곡률 반경
Tb: (컵부의 기저면의) 두께 Tc: (컵부의 둘레면의) 두께
Ts: (사이드의) 두께 Tp: (펀치 엣지의) 두께
Td: (다이 엣지의) 두께 Tf: (파우치 필름의) 두께

Claims (21)

1. 함몰 형상을 갖는 컵부; 및
   상기 컵부의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드를 포함하고,
   상기 컵부는,
   기저면;
   복수개의 둘레면;
   상기 복수개의 둘레면과 상기 사이드를 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 다이 엣지; 및
   상기 복수개의 둘레면을 서로 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 두께 엣지를 포함하며,
   상기 다이 엣지의 곡률 반경을 Rd, 상기 두께 엣지의 곡률 반경을 Rt라 할 때, Rd ≤ Rt < 3*Rd 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rd ≤ D/6 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
3. 제 1 항에 있어서,
   0.3mm ≤ Rt < 3mm 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 두께 엣지의 곡률 반경은 서로 동일한 파우치 형 전지 케이스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 다이 엣지의 곡률 반경은 서로 동일한 파우치 형 전지 케이스.
6. 제 1 항에 있어서,
   0.3mm ≤ Rd ≤ 1mm 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
7. 제 1 항에 있어서,
   0.3mm ≤ Rd ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 컵부는,
   상기 기저면과 상기 복수개의 둘레면을 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 펀치 엣지를 더 포함하며,
   상기 펀치 엣지의 곡률 반경을 Rp라 할 때, 0.3mm ≤ Rp ≤ 1mm 또는 Rp ≤ Rt < 3*Rp 중 적어도 하나의 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
9. 제 8 항에 있어서,
   0.3mm ≤ Rp ≤ 0.7mm 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rp ≤ D/6 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
11. 함몰 형상을 갖는 컵부; 및
    상기 컵부의 적어도 일부의 둘레에 위치한 사이드를 포함하고,
    상기 컵부는,
    기저면;
    복수개의 둘레면; 및
    상기 복수개의 둘레면과 상기 사이드를 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 다이 엣지를 포함하며,
    상기 다이 엣지의 곡률 반경을 Rd, 상기 컵부의 깊이를 D라 할 때, D/20 ≤ Rd ≤ D/6 인 조건식을 만족하는 파우치 형 전지 케이스.
12. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 컵부의 기저면의 두께를 Tb, 상기 사이드의 두께를 Ts라 할 때, Tb ≥ 0.8*Ts 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 파우치 필름의 두께를 Tf라 할 때, 0.8*Tf ≤ Tb, Ts ≤ Tf 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
14. 제 13 항에 있어서,
    160μm ≤ Tf ≤ 200μm 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
15. 제 13 항에 있어서,
    180μm ≤ Tf ≤ 200μm 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 컵부는,
    상기 기저면과 상기 복수개의 둘레면을 연결하며 라운드지게 형성된 복수개의 펀치 엣지를 더 포함하며,
    상기 파우치 필름의 두께를 Tf, 상기 컵부의 둘레면의 두께를 Tc, 상기 펀치 엣지의 두께를 Tp, 상기 다이 엣지의 두께를 Td라 할 때, 0.5*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
17. 제 16 항에 있어서,
    0.6*Tf ≤ Tc, Tp, Td ≤ Tf 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
18. 제 16 항에 있어서,
    Tp ≥ 0.6*Tb 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
19. 제 16 항에 있어서,
    Tp ≥ 0.6*Ts 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
20. 제 16 항에 있어서,
    Tp ≤ Tc ≤ Td 인 조건식을 만족하는 파우치형 전지 케이스.
21. 상기 제 1 항 또는 제 11 항에 따른 파우치 형 전지 케이스; 및
    상기 파우치 형 전지 케이스의 컵부에 수용된 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.

Images