KR20230148091A - 전극 탭과 전극 리드의 연결부가 단열재로 커버된 파우치 셀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극 조립체, 전극 탭, 전극 리드, 및 파우치를 포함하는 파우치 전지 셀을 개시한다. 파우치 셀은, 전극 조립체와 연결된 전극 탭 및 상기 전극 탭과 연결된 전극 리드를 포함하고, 전극 리드를 둘러싼 리드 필름 위로 파우치가 융착 실링되어 금속부의 일부 및 전극 조립체를 수용하는 전지 셀로서, 상기 금속부 중 전극 조립체와 리드 필름 사이 부분의 표면의 적어도 일부를 커버하는 단열재를 포함한다. 바람직하게, 상기 단열재는 전극 조립체 또는 리드 필름과 적절히 이격되어 있고, 전극 탭과 전극 리드의 연결부를 포함하여 금속부의 표면적 중 가급적 넓은 부분을 커버한다.

Description

전극 탭과 전극 리드의 연결부가 단열재로 커버된 파우치 셀{Pouch Cell Including Thermal Insulator Covering Electrode Tab and Electrode Lead}

본 발명은 전극 조립체, 전극 탭, 전극 리드, 및 파우치를 포함하는 파우치 전지 셀에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.

이러한 이차전지는 화석연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.

현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 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 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상 기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.

이 중, 스택형 및 파우치형 전지는 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있음에 따라, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.

도 1은 전형적인 파우치 셀의 평면도를 도시한다. 이를 참조하면, 파우치 셀에서는 파우치(10)의 외부로 음극 및 양극의 전극 리드(12)가 돌출되어 있고, 파우치(10)는 전극 리드(12)의 일부를 둘러싼 리드 필름(13) 위로 실링된다.

도 2 및 도 3은 상기 실링이 이루어지는 부분을 도시한다. 도 2는 실링이 이루어지는 부분의 평면도이며, 도 3은 실링이 이루어지는 부분의 단면도이다. 이를 참조하면, 전극 조립체(11)와 연결된 전극 탭(14)이 전극 리드(12)와 연결되고, 전극 리드(12)의 일부를 둘러싼 리드 필름(13) 위로 파우치(10)가 실링툴로 가압 가열되어 실링됨으로써, 전극 리드(12)의 일부, 전극 탭(14), 및 전극 조립체(11)가 파우치에 수용되게 된다.

도 4는 파우치 셀에서, 전극 탭(14) 및 전극 리드(12)로 구성된 금속부(41)와 파우치에 구비된 내부 절연층(30a)이 유착되는 모습을 도시하는 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 금속부(41)와 파우치의 내부 절연층(30a)이 접촉하는 경우, 실링 과정에서 파우치(10) 및 리드 필름(13)으로 가해져 전극 리드(12)를 통해 금속부(41)로 전도되는 열에 의해 금속부(41)와 파우치의 내부 절연층(30a)의 유착이 발생할 수 있었다. 이와 같은 유착이 발생한 후 전극 조립체(11) 및 금속부(41)의 유동이 있는 경우, 파우치의 내부 절연층(30a)에 단절이 발생하여 파우치 셀의 절연 성능이 불량해지는 문제가 있었다.

한편, 종래의 파우치 셀에서는 전극 탭(14)과 전극 리드(12)의 연결은 용접을 통해 이루어졌으며, 상기 용접부에는 용접에 의한 날카로운 비드에 의해 파우치 내면이 손상되는 것을 방지하기 위한 용접 테이프(15)를 부착해왔다. 그러나, 이러한 용접 테이프(15)는 단열 성능이 없어, 금속부(41)를 통해 전도된 열이 내부 절연층(30a)을 녹여 유착이 발생하는 현상을 막을 수는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 배경하에서 창안된 것으로서, 금속부와 내부 절연층 사이에 유착이 발생하지 않도록 파우치 내부의 금속층에 용접 테이프 대신 단열재를 구비하여 열의 전도를 막을 수 있는 개선된 파우치 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 종래 용접 테이프가 수행하던 용접부 비드로 인한 파우치 내면 손상의 방지를 상기 단열재로써 대신 달성하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 금속부를 커버하는 상기 단열재의 형상과 범위를 적절히 선택함으로써 전극 조립체 또는 리드 필름과 단열재 간의 간섭이 일어나지 않는 범위에서 상기 단열 효과가 최대한 발휘되게 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 개선된 구조의 파우치 셀과 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 전자기기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 파우치에 수용되는 전극 조립체에 연결된 금속부의 표면 중에서 파우치의 내부 절연층과 접촉할 수 있는 부분을 단열재로 커버하는 파우치 셀 구조와, 상기 단열재의 형상을 제공한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 단열재가 상기 금속부를 커버하는 범위를 규정한다.

이러한 과제 해결 수단은, 전극 조립체와 연결된 전극 탭에 전극 리드가 연결되고, 절연층을 구비한 파우치가 전극 리드의 일부, 전극 탭, 및 전극 조립체를 수용하며 실링되는 파우치 타입의 전지 셀에 적용될 수 있다.

상기 전극 탭과 전극 리드는 서로 연결되어 금속부를 이룰 수 있다.

상기 단열재는 상기 금속부 중 전극 조립체와 리드 필름 사이의 부분 중 적어도 일부를 직접적으로 또는 간접적으로 커버한다.

상기 단열재는 상기 금속부 뿐 아니라 금속부 위에 부착되는 용접 테이프 등을 커버할 수도 있다. 즉 본 발명은 용접 테이프의 사용을 배제하는 것은 아니다. 상기 단열재는 용접 테이프의 기능을 함께 할 수도 있으며, 경우에 따라 용접 테이프가 사용되고 단열재가 더 사용될 수도 있다.

상기 단열재는, 발포 합성수지, 유리 섬유, 암면, 운모, 펄라이트, 질석, 및 셀룰로오스 중 어느 하나의 소재를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 단열재는 이에 한하지 않고 단열 성능을 발휘할 수 있는 것이라면 어떤 소재라도 무방하다.

상기 단열재는 단열 필름일 수 있다.

상기 단열재는 금속부의 양면에 부착되는 단열 필름일 수 있다.

상기 단열재는 금속부의 폭보다 더 큰 폭을 갖고 금속부에 또는 서로 부착되는 단열 필름일 수 있다. (이 때, 단열재 및 금속부의 폭이란, 전극 조립체로부터 전극 탭을 지나 전극 리드로 이어지는 방향을 길이 방향이라고 할 때, 파우치 셀 전체와 평행하고 길이 방향과 수직하는 방향으로의 길이를 뜻한다.)

상기 단열재는 상기 금속부를 길이 방향을 축으로 하여 금속부를 둘러싸는 형상의 단열 필름일 수 있다.

상기 단열 필름은 스퍼터 공법으로 금속 박막이 코팅된 열반사 필름일 수 있다. 그러나, 상기 단열 필름은 이에 한하지 않고, 단열 성능을 발휘할 수 있는 것이라면 어떤 공법으로 어떤 구조로 제조되더라도 무방하다.

상기 단열재는 충분한 단열 효과를 위하여 전극 조립체와 리드 필름의 사이 부분의 표면적을 50% 이상 커버할 수 있다.

상기 단열재는 전극 조립체와의 간섭을 피하기 위하여 전극 조립체로부터 2mm 이상 이격되어 있을 수 있다.

상기 단열재는 리드 필름이 원활하게 융착될 수 있도록, 또 리드 필름과의 간섭을 피하기 위하여, 리드 필름으로부터 2mm 이상 이격되어 있을 수 있다.

상기 단열재는, 전극 탭과 전극 리드가 용접을 통해 연결되는 경우, 용접부의 날카로운 비드로부터 파우치의 내면이 손상되는 것을 막기 위하여, 상기 용접부를 커버할 수 있다.

상기 단열재는, 전극 탭과 전극 리드의 연결부에 있을 수 있는 매끄럽지 못한 부분이 파우치의 내면이 손상되는 것을 막기 위하여, 상기 연결부를 커버할 수 있다.

본 발명의 일 구현예로서, 상기 금속부는 전극 탭과 전극 리드가 용접으로 연결되어 제공되고, 상기 단열재는 그 폭이 상기 금속부보다 넓은 폭을 가지며, 상기 단열재는 금속부를 커버하는 영역에서 금속부의 양면에 부착되고 금속부의 폭보다 더 큰 부위에서 서로 부착되되, 용접부를 포함하여 금속부 중 전극 조립체와 리드 필름 사이 부분의 면적의 50% 이상을 커버하는, 단열 필름일 수 있다.

한편, 본 발명은 파우치형 이차전지 및 파우치형 이차전지를 포함하는 전지 팩 및 상기 전지 팩을 전원으로 포함하고 있는 전자기기를 제공한다.

상기 전자기기는, 예를 들어, 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.

이러한 전자기기의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

본 발명은, 금속부의 전부 또는 일부를 단열재로 커버함으로써, 고온, 고압의 실링 과정에서 전극 리드를 통해 금속부에 전도되는 열이 파우치의 내표면에 전달되는 현상을 최소화할 수 있다. 이에 따라 파우치 내부 절연층이 녹아 금속층과 유착되거나 해당 절연층이 파괴되어 절연 성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명은 절연 성능의 안정성이 개선된 파우치 셀을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 다른 측면에서, 용접부 비드로 인한 파우치 내면 손상을 방지하기 위해 부착하던 용접 테이프를 생략하고, 금속부의 열이 파우치의 내면에 전달되는 것을 차단하기 위해 금속부를 커버하는 단열재가 종래의 용접 테이프가 하던 기능을 함께 하도록 함으로써 생산 공정에서 경제성을 갖는다.

본 발명은 또 다른 측면에서, 상기 단열재로 단열 필름을 채용함으로써, 기존 용접 테이프를 부착하던 것과 같은 설비를 유용할 수 있는 경제성을 갖는다.

본 발명은 또 다른 측면에서, 단열재와 전극 조립체 또는 리드 필름 간의 이격 치수를 제시함으로써, 단열재와 전극 조립체 또는 리드 필름 간의 간섭을 배제할 수 있다.

이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해 서는 해당 설명을 생략하도록 한다.

도 1은 단열재를 구비하지 않은 전형적인 파우치 셀의 평면도이다.
도 2는 실링이 이루어지는 부분의 평면도이다.
도 3은 실링이 이루어지는 부분의 단면도이다.
도 4는 종래의 단열재를 구비하지 않은 파우치 셀에서, 금속부와 내부 절연층이 유착되는 모습을 도시하는 단면도이다

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

설명의 편의상 본 명세세에서 전극 조립체로부터 전극 탭을 지나 전극 리드로 이어지는 방향을 길이 방향(Y)이라 한다. 또한, 길이 방향에 수직하고 눕힌 상태의 파우치 셀 전체에 평행한 방향을 폭 방향(X)이라 한다. 그리고, 눕힌 상태의 파우치 셀 전체에 수직한 방향을 높이 방향(Z)이라고 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.

도 1은 단열재를 구비하지 않은 전형적인 파우치 셀의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 전형적인 파우치 셀은 전극 조립체(11), 상기 전극 조립체(11)에 연결되는 전극 탭(14), 상기 전극 탭(14)에 연결되는 전극 리드(12), 상기 전극 리드를 둘러싸고 있는 리드 필름(13), 리드 필름(13) 위로 융착되어 실링되는 파우치(10)를 포함한다.

전극 조립체(11)는 활물질이 일면 또는 양면에 코팅된 전극판(양극판과 음극판)이 분리막을 개재하며 복수 회 적층된 구조를 갖는다. 상기 전극 탭(14)은 상기 양극판에 연결된 양극탭과 상기 음극판에 연결된 음극탭을 포함할 수 있다.

상기 전극 탭(14)은 활물질이 코팅되지 않은 상기 전극판의 일부분이 상기 전극판과 분리막의 적층 구조로부터 외부로 돌출 연장된 부위에 의해 형성될 수 있다. 적층된 복수 개의 전극판으로부터 연장되어 나온 부위들은 서로 포개어져 전극 탭(14)들을 구성할 수 있다.

상기 전극 탭(14)과 전극 리드(12)는 모두 전기가 통하는 금속 재질일 수 있다. 이에 따라 상기 전극 탭(14)과 전극 리드(12)는 길이 방향으로 일부 구간이 중첩되도록 서로 마주하는 단부 부위가 높이 방향으로 적층되어 겹쳐지고, 해당 부위가 용접되어 연결될 수 있다.

상기 용접 부위에는 용접 비드가 발생하여 후술할 파우치의 내면을 손상시킬 우려가 있다. 이에, 필요에 따라 상기 용접부의 양면에 용접 테이프(15)가 부착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 후술할 단열재(20)가 금속부(41)를 커버하는 구조를 가지므로, 상기 단열재(20)가 상기 용접 테이프(15)의 기능을 함께할 수 있다. 이에 따라 상기 용접 테이프(15)는 생략 가능하다.

도 2와 도 3은 각각 단열재(20)가 금속부(41)의 일부를 커버하는 파우치 셀에서 실링이 이루어지는 부분의 평면도 및 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 파우치(10)는 금속 재질 층 및, 상기 금속 재질 측의 표면과 이면에 코팅된 절연층(30)을 포함하는 시트로 제작될 수 있다. 상기 금속 재질 층은 전극 조립체(11)를 전자기적으로 격리하기 위한 배리어의 기능을 하고, 상기 절연층(30)은 파우치 내부 공간이 파우치 외부 공간과 전기적으로 절연되도록 한다.

상기 절연층(30)은 PP 재질을 포함할 수 있다.

상기 파우치(10)는 유연성이 있는 재질일 수 있다.

상기 파우치(10)는, 내부에 전극 조립체(11)를 수용하도록 하며 시트를 접고, 시트를 접음으로 인해 서로 마주하게 되는 시트의 엣지 부분들을 가압 가열하여 밀봉 부착함으로써 형성된다. 상기 전극 리드(12)는 상기 파우치(10)의 엣지의 밀봉 부착부위를 통해 파우치 외부로 더 연장되어 나온다.

상기 리드 필름(13)은 상기 전극 리드(12)가 상기 파우치(10)의 엣지의 밀봉 부위를 지나가는 영역에 마련된다. 한 쌍의 리드 필름(13)은 상기 전극 리드(12)의 상부면과 하부면에 각각 부착되고, 전극 리드(12)의 양측에서 합지되며 측방으로 더 연장된다. 상기 전극 리드(12)에 부착된 상기 리드 필름(13)의 연장 방향은 상기 파우치 엣지의 연장 방향과 대응한다.

상기 전극 리드(12)와 리드 필름(13)을 개재한 상태에서 파우치의 두 엣지 부위를 실링 툴로 가열 가압하면, 리드 필름(13)과 파우치 엣지 부위가 융착되며 밀봉이 이루어진다.

도 4는 단열재를 구비하지 않은 파우치 셀에서, 금속부(41)와 내부 절연층(30a)이 유착되는 모습을 도시하는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 파우치(10) 실링 공정에서, 상기 전극 리드(12) 부분을 통해 금속부(41)로 전달되는 열이, 상기 실링 부위보다 파우치 내부 공간 쪽에 위치하는 파우치(10)의 내면에 전달될 수 있다. 이로 인하여, 상기 파우치(10) 내면의 절연층(30)이 융해되어 금속부(41)와 유착되는 현상이 발생할 수 있다.

이 경우, 금속부(41)와 유착된 절연층(30)은 이후 금속부(41) 등의 유동이 있는 경우 단절됨으로써 파우치 셀의 절연 성능을 불량하게 하는 결과를 낳을 수 있다.

이에, 본 발명은 상기 전극 탭(14)과 상기 전극 리드(12)를 포함하는 금속부(41) 중 상기 전극 조립체(11)와 상기 리드 필름(13) 사이의 부분의 표면적의 적어도 일부를 단열재(20)가 커버하는 파우치 셀을 제공한다. 이로써, 실링시 금속부(41)로부터 내부 절연층(30a)에 열이 전달되어 내부 절연층(30a)을 융해시킬 염려를 저감시키고, 따라서 절연 성능의 저하를 막을 수 있다.

상기 단열재(20)는 상기 전극 조립체(11)를 상기 파우치(10)에 수용하기 전에 상기 금속부(41)에 적용될 수 있다.

이하, 상기 단열재(20)가 금속부(41)를 커버하는 형상과 범위에 대해 설명한다.

상기 커버한다는 것은, 단열재(20)가 직접 금속부(41)에 부착되는 등으로 접촉하는 경우는 물론, 금속부(41)와의 사이에 공기층을 두고 둘러싸고 있거나, 도 1과 같이 금속부(41)에 직접 부착된 용접 테이프(15) 등을 커버하는 등으로 간접적으로 금속부(41)를 커버하는 경우처럼, 금속부(41)의 열을 파우치(10)의 내부 절연층(30a)으로부터 차단할 수 있는 경우를 포함한다.

상기 단열재(20)는 단열 필름일 수 있다. 테이프 형태의 단열 필름(20)을 사용하여, 도 1과 같이 기존 용접 테이프(15)를 부착하는 공정에서 용접 테이프(15)를 단열 필름(20)으로 치환하는 것만으로 본 발명의 효과를 충분히 구현할 수도 있을 것이다.

상기 단열 필름(20)으로 금속부(41)를 커버하는 경우, 단열 필름(20)은 금속부(41)의 양면에 부착될 수 있다. 이 때, 단열 필름(20)의 폭(X 방향 길이)이 금속부(41)의 폭보다 넓은 경우, 금속부(41)의 둘레를 모두 커버할 수 있다.

상기 단열 필름(20)은 금속부(41)를 길이 방향(Y 방향)을 축으로 하여 금속부(41)를 둘러싸는 형상으로 금속부(41)를 커버할 수도 있다. 이때, 상기 단열 필름(20)은 상기 금속부(41) 둘레를 1회 이상 둘러쌀 수 있으며, 단열 필름(20)의 단열 기능을 높이기 위해 2회 이상 둘러쌀 수도 있다.

상기 단열재(20)는 충분한 단열 효과를 위하여 전극 조립체(11)와 리드 필름(13)의 사이 부분의 표면적을 50% 이상 커버할 수 있다.

도 2와 도 3을 다시 참조하면, 상기 단열재(20)가 인접한 전극 조립체(11)와 너무 가까이 위치할 경우, 전극 조립체(11)와 간섭이 일어날 수 있다. 따라서, 전극 조립체(11)와의 간섭을 피하기 위하여 상기 단열재(20)를 전극 조립체(11)로부터 소정 간격 이격하여 위치시킬 수 있다. 상기 간격은 2mm 이상일 수 있다. 상기 간격이 2mm보다 작으면, 배터리 셀의 취급 과정에서 단열재(20)가 전극 조립체(11)와 간섭될 가능성이 높아진다. 상기 간격은 5mm 이하일 수 있다. 상기 간격이 5mm를 넘으면 전극 조립체(11)와 간섭될 가능성이 더 이상 낮아지지 않으면서 단열 성능만 낮아지게 된다.

또한, 도 2와 도 3을 다시 참조하면, 상기 단열재(20)가 리드 필름(13)과 너무 가까이 위치할 경우, 리드 필름(13)과 간섭이 일어날 수 있다. 리드 필름(13)은 열과 압력에 의해 융착되어 파우치(10)를 실링하는 역할을 하므로, 단열재(20)를 너무 이에 가까이 배치하는 경우 실링 성능도 저하될 염려가 있다. 따라서, 단열재(20)는 리드 필름(13)로부터 소정 간격 이격하여 위치시킬 수 있다. 상기 간격은 2mm 이상일 수 있다. 상기 간격이 2mm보다 작으면, 실링에 영향을 미칠 가능성이 높아진다.

상기 단열재(20)는, 전극 탭(14)과 전극 리드(12)의 연결부에 있을 수 있는 매끄럽지 못한 부분이 파우치(10)의 내면이 손상되는 것을 막기 위하여, 상기 연결부를 커버할 수 있다. 특히, 전극 탭(14)과 전극 리드(12)가 용접을 통해 연결되는 경우, 용접부의 날카로운 비드로부터 파우치(10)의 내면이 손상되는 것을 막기 위하여, 상기 용접부를 커버하도록 위치할 수 있다.

상기 단열재(20)는, 발포 합성수지, 유리 섬유, 암면, 운모, 펄라이트, 질석, 및 셀룰로오스 중 어느 하나의 소재를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 단열재(20)는 이에 한하지 않고 단열 성능을 발휘할 수 있는 것이라면 어떤 소재라도 무방하다.

상기 단열재(20)가 상기 단열 필름(20)인 경우, 상기 단열 필름(20)은 스퍼터 공법으로 금속 박막이 코팅된 열반사 필름일 수 있다. 그러나, 상기 단열 필름(20)은 이에 한하지 않고, 단열 성능을 발휘할 수 있는 것이라면 어떤 공법으로 어떤 구조로 제조되더라도 무방하다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 파우치
11: 전극 조립체
12: 전극 리드
13: 리드 필름
14: 전극 탭
15: 용접 테이프
20: 단열재/단열 필름
30a: 내부 절연층
30b: 외부 절연층
40: 접착 영역
41: 금속부
X: 폭 방향
Y: 길이 방향
Z: 높이 방향

Claims (11)

1. 적층형 전극 조립체;
   상기 전극 조립체에 연결되는 전극 탭 및 이에 연결되는 전극 리드를 포함하는 금속부;
   상기 전극 리드의 양면에 부착되는 리드 필름;
   상기 금속부 중 상기 리드 필름과 상기 전극 조립체의 사이 부분의 표면의 적어도 일부를 직간접적으로 커버하는 단열재; 및
   상기 금속부의 일부, 상기 전극 조립체, 및 상기 단열재를 수용하는 파우치;를 포함하는, 파우치 셀.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열재는 단열 필름인, 파우치 셀.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 단열 필름은 상기 금속부의 양면의 적어도 일부에 부착되는, 파우치 셀.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 양면 단열 필름의 폭은 상기 금속부의 폭보다 넓은, 파우치 셀.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 단열 필름은 상기 금속부를 길이 방향을 축으로 하여 둘러싸는 형상인, 파우치 셀.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열재는, 발포 합성수지, 유리 섬유, 암면, 운모, 펄라이트, 질석, 및 셀룰로오스 중 어느 하나의 소재를 포함하는, 파우치 셀.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 단열 필름은 스퍼터 공법으로 금속 박막이 코팅된 열반사 필름인, 파우치 셀.
   
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
   상기 단열재는 상기 금속부 중 상기 리드 필름과 상기 전극 조립체의 사이 부분의 표면적의 50% 이상을 커버하는, 파우치 셀.
   
9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
   상기 단열재는 상기 리드 필름으로부터 2mm 이상 이격되어 있는, 파우치 셀.
   
10. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
    상기 단열재는 상기 전극 조립체로부터 2mm 이상 이격되어 있는, 파우치 셀.
    
11. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
    상기 단열재는 상기 전극 탭과 상기 전극 리드의 연결부를 커버하는, 파우치 셀.
    

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