KR20240040351A - 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 수납공간이 형성된 파우치 케이스, 상기 수납공간에 수납되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체에서 돌출되는 전극 탭, 상기 전극 탭과 연결되어 파우치 케이스 외측으로 돌출되는 전극 리드, 상기 전극 탭과 상기 전극 리드가 연결되는 용접부의 상면과 하면의 모든 부분을 감싸도록 위치하는 보호 테이프 및 상기 전극 리드와 상기 파우치 케이스 사이에 각각 위치하는 절연필름을 포함하되, 상기 보호 테이프의 가운데 부분이 상기 용접부의 일측 가장자리와 밀착한 채 접혀진 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 전지 셀 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 파우치 케이스 실링 공정 시 보호 테이프와 케이스의 내부 수지층이 서로 연결되어 절연 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있는 전지 셀 및 전지 셀 제조방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.
한편, 전지 셀을 제조할 시, 전극 탭과 전극 리드의 용접부에는 비드로 인해 케이스가 손상 받지 않도록 보호 테이프가 부착되며, 또 기밀성과 절연성을 확보할 수 있도록 케이스와 전극 리드 사이에는 절연 필름이 게재된 상태에서 실링공정이 진행된다.
하지만 파우치 케이스의 가장자리 실링 공정 시, 가해지는 열에 의해 케이스의 내부 수지층이나 절연 필름이 녹아 보호 테이프와 서로 연결되는 경우가 발생한다. 만약 절연 필름과 내부 수지층이 서로 붙게 되면, 전극 조립체의 유동이나 발생한 가스로 인해 붙어 있던 내부 수지층이 벗겨져 금속층이 노출되므로 결과적으로 절연저항을 유지할 수 없게 된다.
도 1는 종래기술에 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도이다. 도 1에서와 같이 종래기술에 따른 전지 셀은 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)의 전극 탭(11)과 연결되는 전극 리드(20), 전극 탭(11)과 전극 리드(20)가 연결된 용접부 상하면에 부착되는 한 쌍의 보호 테이프(30), 및 전극 리드(30)의 일부를 감싸는 절연부(40)를 포함하여 구성된다.
종래기술에 따른 전지 셀은 전극 조립체(10)를 파우치 케이스에 수납 시 전극 탭(11)과 전극 리드(20)가 연결된 용접부에 부착되는 보호 테이프(30)의 면적이 넓어, 실링 공정에서의 열로 인해 용융되는 파우치 케이스의 내부 수지층과 보호 테이프(30)가 서로 붙어 절연 불량이 발생할 가능성이 여전히 높다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 실링 공정 시 파우치 케이스의 내부 수지층과 용접부를 감싸는 보호 테이프가 붙는 것을 최소화함으로써 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 셀은, 수납공간이 형성된 파우치 케이스(100); 상기 수납공간에 수납되는 전극 조립체(200); 상기 전극 조립체(200)에서 돌출되는 전극 탭(300); 상기 전극 탭(300)과 연결되어 파우치 케이스(100) 외측으로 돌출되는 전극 리드(400); 상기 전극 탭(300)과 상기 전극 리드(400)가 연결되는 용접부(A)의 상면과 하면의 모든 부분을 감싸도록 위치하는 보호 테이프(500); 및 상기 전극 리드(400)와 상기 파우치 케이스(300) 사이에 위치하는 절연필름(600);을 포함하되, 상기 보호 테이프(500)의 가운데 부분이 상기 용접부(A)의 일측 가장자리와 밀착한 채 접혀진 상태로 고정된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 보호 테이프(500)의 일측면에는 점착재 또는 접착재가 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 보호 테이프(500)는 상기 절연필름(600)과 일정 간격 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 보호 테이프(500)의 양측 가장자리는 상기 용접부(A)의 타측 가장자리 외측으로 소정길이 연장되어 양측 가장자리가 서로 중첩되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 보호 테이프(500)는 중심선을 기준으로 양측이 대칭형상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 보호 테이프(500)는 일정 길이와 폭을 갖는 직사각형 모양의 제1 몸체(510), 및 상기 제1 몸체(510) 양측 단부에 위치하는 한 쌍의 제2 몸체(520)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 제2 몸체(520)는 상기 제1 몸체(510) 보다 폭이 큰 직사각형이고, 상기 제1 몸체(510)와 상기 절연필름(600), 및 상기 제2 몸체(520)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리는 동일한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 제2 몸체(520)는 평행사변형이고, 상기 제2 몸체(520)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리는 상기 제1 몸체(510)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리와 동일하거나 작은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 제2 몸체(520)는 사다리꼴이고, 상기 제1 몸체(510)와 상기 절연필름(600), 및 상기 제2 몸체(520)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리는 동일한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀에서, 상기 용접부(A)를 감싸기 전, 상기 제2 몸체(520)는 삼각형이고, 상기 제2 몸체(520)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리는 상기 제1 몸체(510)와 상기 절연필름(600) 간의 이격 거리와 동일하거나 작은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 전술한 전지 셀을 포함하는 전지 모듈인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전지 셀 제조방법은, 전극 탭(300)이 돌출된 전극 조립체(200)를 준비하는 제1 단계; 상기 전극 조립체(200)의 전극 탭(300)과 전극 리드(400)를 용접하는 제2단계; 상기 용접에 의해 형성된 전극 탭(300)과 상기 전극 리드(400)의 용접부(A)에 중심선을 기준으로 양측이 대칭형상인 보호 테이프(500)를 부착시키는 제3 단계; 및 전극 리드(400)가 연결된 전극 조립체(200)를 파우치 케이스의 수납공간에 수납하는 제4 단계;를 포함하되, 상기 제3 단계에서는 상기 보호 테이프(500)의 가운데 부분을 상기 용접부(A)의 일측 가장자리에 밀착시킨 이후 접어, 상기 보호 테이프(500)의 양측 가장자리가 상기 용접부(A)의 타측 가장자리 외측에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 셀 및 전지 셀 제조방법에서는, 보호 테이프의 가운데 부분이 전극 리드와 전극 탭의 용접부 일측 가장자리에 밀착된 후 접혀진 상태이므로 면적을 최소화할 수 있고, 이는 내부 수지층과의 부착 가능성을 낮추어 절연 저항 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1는 종래기술에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 보호 테이프가 부착된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 8는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 보호 테이프가 부착된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 8는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 보호 테이프가 부착된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 셀은 파우치 케이스(100), 전극 조립체(200), 전극 탭(300), 전극 리드(400), 보호 테이프(500) 및 절연필름(600)을 포함하여 구성된다.
먼저, 파우치 케이스(100)는 상부 케이스와 하부 케이스로 구성될 수 있으며, 전극 조립체(200)를 수납할 수 있도록 포켓 모양의 수납공간이 형성되어 있다.
이러한 파우치 케이스(100)는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층으로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하여 수납부를 형성한다.
외부 수지층은 파우치 케이스(100) 외곽에 위치하며, 이러한 외부 수지층은 전극 조립체(200)를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록, 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일 예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
외부 수지층과 접하는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 박막을 사용할 수 있다.
그리고, 내부 수지층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다.
이러한 내부 수지층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 아크릴산(Polyethylene Acrylic Acid), 폴리부틸렌(Polybutylene) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지, 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
비록 도 2에서는 상부 케이스와 하부 케이스 모두에 수납부가 구비된 것으로 도시하고 있으나, 상부 케이스 또는 하부 케이스에만 수납부가 구비될 수도 있다.
이어서 전극 조립체(200)에 관해 설명하기로 한다. 파우치 케이스(100)의 수납공간에 안착되는 전극 조립체(200)는 긴 시트형의 음극과 양극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
구체적으로, 음극은 음극 집전체에 음극 활물질과 바인더가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조한다.
여기서, 음극 활물질로는 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료; Si, SiO, SiO2 단독 또는 이들의 혼합물인 Si계 등을 사용할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
양극은 양극 집전체에 양극 활물질과 바인더가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조한다.
그리고 양극 활물질로는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
한편 음극 집전체와 양극 집진체에는 활물질이 혼합된 슬러리가 도포된 부분과 슬러리가 도포되지 않은 무지부로 구성되는데, 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 전극 탭(300)을 형성한다.
양극 리드와 음극 리드로 이루어지는 한 쌍의 전극 리드(400)들은 전극 조립체(200)의 양극 탭과 음극 탭으로 이루어진 전극 탭(300)에 각각 전기적으로 연결된 후 케이스 외부로 노출되는 구조로 이루어진다.
여기서, 이들 전극 탭(300)과 전극 리드(400)는 용접, 보다 상세하게는 초음파 용접에 의해 각각 전기적으로 연결될 수 있는데, 이와 같은 초음파 용접에 의한 결합은, 대략 20 kHz 정도의 높은 초음파에 의해 발생된 고주파 진동을 인가하여, 전극 탭과 전극 리드 사이 경계면에서 혼(Horn)과 엔빌(Anvil)의 작동에 따라 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 급속히 용접이 이루어지는 원리로 진행된다.
계속해서, 보호 테이프(500)에 관해 설명하기로 한다. 보호 테이프(500)는 전극 탭(300)과 전극 리드(400)가 서로 겹치는 부분, 즉 이들의 용접부(A)를 감싸도록 배치된다.
앞서 설명한 바와 같이, 전극 탭(300)과 전극 리드(400)는 용접에 의해 연결되기 때문에 전극 탭(300)과 전극 리드(400) 표면이 매끄럽지 못한 경우가 발생할 수 있고 이는 절연불량으로 이어진다.
상세하게는 용접부(A)의 표면이 매끄럽지 못할 시, 충격에 의해 용접부(A)와 케이스(100)가 접촉되면 내부 수지층이 벗겨져 금속층이 노출되고 결과적으로 절연불량이 발생하게 되는 것이다. 따라서 전술한 절연불량이 발생하지 않도록 보호 테이프(500)를 사용하여 용접부(A)를 감싸는 것이 일반적이다.
한편 본 발명의 제1 실시예에 따른 보호 테이프(500)은 반으로 접었을 시 서로 일치할 수 있는 대칭형, 예를 들어 장방형으로 각 용접부(A)에 하나씩 부착된다.
상세하게는, 보호 테이프(500)의 가운데 부분이 용접부(A)의 일측 가장자리와 밀착한 채로 접혀져, 용접부(A)에 해당되는 전극 탭(300)과 전극 리드(400)의 각 면들을 완전히 감싸며, 또 보호 테이프(500)의 양측 가장자리는 용접부(A)의 타측 가장자리 외측으로 소정길이 연장된 후 서로 중첩되는 모양이다.
물론 보호 테이프(500)의 일측면, 즉 용접부(A)와 밀착하는 면과 보호 테이프(500)가 서로 중첩되는 면에는 용접부(A)로부터 떨어지지 못하도록 점착재나 접착재가 도포되어 있다.
따라서 2장의 보호 테이프를 사용하여 용접부의 양측 가장자리 외측으로 돌출시킨 종래의 보호 테이프와는 달리, 본 발명에서는 용접부(A) 일측 외측으로만 보호 테이프(500)가 연장된 모양이어서 상대적으로 면적이 작고 이는 파우치 케이스의 내측면이나 절연필름(600)과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.
결과적으로 실링 공정 시, 가해진 열에 의해 파우치 케이스의 내부 수지층 또는 절연필름(600)이 용융됨으로써, 이들과 보호 테이프(500)가 서로 부착되는 것을 최소화할 수 있고, 이는 외부 충격이나 가스 발생으로 인해 전극 조립체가 유동하더라도 절연 불량이 발생하는 것을 줄일 수 있다.
부연하여 설명하면, 케이스의 내부 수지층 또는 절연필름(600)과 보호 테이프(500)가 서로 붙어 있을 경우, 전극 조립체의 유동이나 발생하는 가스로 인해 용접부(A)도 함께 움직일 수 있다. 이 때 보호 테이프(500)와 붙어 있는 내부 수지층이 벗겨져 금속층이 노출되거나, 보호 테이프(500)가 떨어져 용접부 비드가 노출되어 결과적으로 절연 불량을 초래할 수 있다.
이에 반해 본 발명에서는 용접부(A) 일측에만 보호 테이프(500)가 서로 중첩된 상태로 위치하기 때문에 보호 테이프(500)의 면적을 최소화할 수 있고, 이는 보호 테이프(500)와 내부 수지층 또는 절연필름(600)과 부착할 가능성을 낮추어 안전성을 확보할 수 있다.
한편 한 쌍의 전극 리드가 동일한 방향으로 위치하는 단방향 전지 셀의 경우, 용접부(A)의 내측 가장자리, 즉 한 쌍의 용접부(A)에서 서로 인근하여 위치하는 가장자리를 중심으로 하여 보호 테이프(500)가 접히는 것이 유리하다.
전술한 보호 테이프(500)는 절연성 소재일 수 있으며, 일 예로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 또는 폴리이미드 소재로 이루어질 수 있으며, 용접부(A)를 감싸고 파우치 케이스(100)와 접촉 시 절연 상태를 유지할 수 있는 소재라면 이에 제한하지 않는다.
절연 필름(600)은 보호 테이프(500)와는 일정 거리 이격되어 있으며, 파우치 케이스(100)인 상부 케이스와 하부 케이스가 열 융착되는 실링부에 위치하여 전극 리드(400)를 파우치 케이스(100)에 고정시킨다. 따라서 전극 조립체(200)로부터 생성된 전기가 전극 리드(400)를 통해 파우치 케이스(100)로 흐르는 것을 방지하면서 파우치 케이스(100)의 실링을 유지한다.
이러한 절연 필름(600)은 전기가 잘 통하지 않는 비전도성 재질인 것이 바람직하고, 일반적으로 전극 리드(400)에 부착이 용이하면서 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하고 있으나 이에 제한되지 않는다.
구체적으로 절연 필름(600)은 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE:polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 및 폴리비닐 클로라이드(PVC:polyvinyl chloride), 고밀도폴리에틸렌(HDPE: high density polyethylene), 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 물질일 수 있고, 열과 압력을 통해 파우치 케이스의 내부 수지층과 열융착되어 접착된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 4를 참고하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전지 셀은 보호 테이프(500)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1 실시예에 따른 전지 셀과 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 보호 테이프(500)는 제1 몸체(510)와 제2 몸체(520)로 이루어지며, 반으로 접었을 시 서로 일치할 수 있는 대칭형이다.
제1 몸체(510)는 용접부(A)를 완전히 감싸기 위한 구성이므로 용접부(A)의 면적 보다 조금 더 크다. 즉, 제1 몸체 폭(W2)은 용접부 폭(W1)과 동일하거나 조금 더 크고, 제1 몸체 길이(L2)는 용접부(A)의 둘레와 실질적으로 동일한 길이를 갖는 장방형이다.
제2 몸체(520)는 제1 몸체(510) 양측 단부에 위치하는 한 쌍으로 이루어지며, 외형은 장방형으로 이들 한 쌍은 서로 중첩된다.
여기서, 절연 필름(600)과 인접하여 위치하는 제2 몸체(520)의 일측 가장자리는 케이스와 접촉하는 것을 최소화할 수 있도록 제1 몸체(510)와 동일한 선상에 위치한다.
하지만 제2 몸체(520)의 타측 가장자리는 제1 몸체(510)의 타측 가장자리보다 돌출할 수 있도록, 제2 몸체 폭(W3)은 제1 몸체 폭(W2) 보다 크다.
이는 절연 필름(600)과 인접하는 보호 테이프(500)의 면적, 즉 제3 몸체 길이(L3)를 최소화하면서도 서로 중첩되는 면적을 증가시켜 보호 테이프(500)가 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 따른 보호테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
제2 실시예의 변형예에 따른 전지 셀은 보호 테이프(500)의 형상을 제외하고는 도 4에서 설명한 제2 실시예와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제2 실시예의 변형예에서는, 보호 테이프(500)의 제1 몸체(510)가 용접부(A)를 감싼 경우 제1 몸체(510)의 양측 가장자리 일부가 중첩될 수 있도록 제1 몸체 길이(L2)는 용접부(A)의 둘레 보다 길다. 물론 제1 몸체(510) 양측에 위치하는 한 쌍의 제2 몸체(520)는 서로 중첩된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 보호테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 전지 셀은 보호 테이프(500)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1 실시예에 따른 전지 셀과 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 보호 테이프(500)는 장방형의 제1 몸체(510)와, 제1 몸체(510) 양측에 각각 위치하는 평행사변형 모양을 갖는 한 쌍의 제2 몸체(520)로 이루어진다.
여기서, 제2 몸체(520)는 케이스와 접촉하는 것을 최소화할 수 있도록 꼭지점들이 전극 조립체(200)를 향하도록 위치하는 것이 바람직하다.
한편 제1 몸체(510)는 용접부(A)의 둘레와 동일한 길이를 갖거나, 제1 몸체(510)의 양측 가장자리 일부가 중첩될 수 있도록 용접부(A)의 둘레보다 조금 더 길어도 무방하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 보호테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 전지 셀은 보호 테이프(500)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1 실시예에 따른 전지 셀과 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 보호 테이프(500)는 장방형의 제1 몸체(510)와, 제1 몸체(510) 양측에 각각 위치하는 사다리꼴 모양을 갖는 한 쌍의 제2 몸체(520)로 이루어진다.
여기서, 절연 필름(600)과 인접하는 제2 몸체(520) 가장자리는 케이스와 접촉하는 것을 최소화할 수 있도록 제1 몸체(510)와 동일한 선상에 위치하는 것이 바람직하다.
한편 제1 몸체(510)는 용접부(A)의 둘레와 동일한 길이를 갖거나, 제1 몸체(510)의 양측 가장자리 일부가 중첩될 수 있도록 용접부(A)의 둘레보다 조금 더 길어도 무방하다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 평면도이다.
도 8을 참조하여 설명하면 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 전지 셀은 보호 테이프(500)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1 실시예에 따른 전지 셀과 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 보호 테이프(500)에서 제2 몸체(520)는 삼각형 형상이고, 제2 몸체(520)와 절연필름(600) 간의 이격 거리는 제1 몸체(510)와 절연필름(600) 간의 이격 거리와 동일하거나 작도록 형성될 수 있다.
서로 중첩되는 한 쌍의 제2 몸체(520)가 삼각형이기 때문에 절연 필름(600)과도 많이 이격되어 있고, 따라서 보호 테이프(500)와 절연필름(600)이 서로 부착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.
한편 제1 몸체(510)는 용접부(A)의 둘레와 동일한 길이를 갖거나, 제1 몸체(510)의 양측 가장자리 일부가 중첩될 수 있도록 용접부(A)의 둘레보다 조금 더 길어도 무방하다.
다음은 전술한 보호 테이프를 사용하여 전지 셀을 제조하는 방법에 관해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전지 셀 제조방법은, 전극 탭이 돌출된 전극 조립체를 준비하는 제1 단계, 전극 조립체의 전극 탭과 전극 리드를 용접하는 제2단계, 용접에 의해 형성된 전극 탭과 전극 리드의 용접부에 중심선을 기준으로 양측이 대칭형상인 보호 테이프를 부착시키는 제3 단계, 일측에 전극 리드가 연결된 전극 조립체를 파우치 케이스의 수납공간에 수납하는 제4 단계, 및 실링하는 제5 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
한편 제3 단계에서는 서로 대칭형 모양을 갖는 보호 테이프의 가운데 부분을 용접부의 일측 가장자리에 밀착시킨 뒤 접어, 보호 테이프의 양측 가장자리가 용접부의 타측 가장자리 외측에서 서로 중첩되도록 부착하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 전지 셀을 포함하는 전지 모듈일 수 있으며, 상기 기재된 전지 모듈을 포함하는 전지 팩일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 파우치 케이스
200: 전극 조립체
300: 전극 탭
400: 전극 리드
500: 보호테이프
510: 제1 몸체
520: 제2 몸체
600: 절연필름
A: 용접부
W1: 용접부 폭
W2: 제1 몸체 폭
W3: 제2 몸체 폭
L1: 용접부 길이
L2: 제1 몸체 길이
L3: 제2 몸체 길이
200: 전극 조립체
300: 전극 탭
400: 전극 리드
500: 보호테이프
510: 제1 몸체
520: 제2 몸체
600: 절연필름
A: 용접부
W1: 용접부 폭
W2: 제1 몸체 폭
W3: 제2 몸체 폭
L1: 용접부 길이
L2: 제1 몸체 길이
L3: 제2 몸체 길이
Claims (12)
- 수납공간이 형성된 파우치 케이스;
상기 수납공간에 수납되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체에서 돌출되는 전극 탭;
상기 전극 탭과 연결되어 파우치 케이스 외측으로 돌출되는 전극 리드;
상기 전극 탭과 상기 전극 리드가 연결되는 용접부의 상면과 하면의 모든 부분을 감싸도록 위치하는 보호 테이프; 및
상기 전극 리드와 상기 파우치 케이스 사이에 위치하는 절연필름;을 포함하되,
상기 보호 테이프의 가운데 부분이 상기 용접부의 일측 가장자리와 밀착한 채 접혀진 상태로 고정된 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제1항에 있어서,
상기 보호 테이프의 일측면에는 점착재 또는 접착재가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제2항에 있어서,
상기 보호 테이프는 상기 절연필름과 일정 간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제3항에 있어서,
상기 보호 테이프의 양측 가장자리는 상기 용접부의 타측 가장자리 외측으로 소정길이 연장되어 양측 가장자리가 서로 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제4항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 보호 테이프는 중심선을 기준으로 양측이 대칭형상인 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제5항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 보호 테이프는 일정 길이와 폭을 갖는 직사각형 모양의 제1 몸체, 및 상기 제1 몸체 양측 단부에 위치하는 한 쌍의 제2 몸체로 구성된 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제6항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 제2 몸체는 상기 제1 몸체보다 폭이 큰 직사각형이고, 상기 제1 몸체와 상기 절연필름, 및 상기 제2 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제6항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 제2 몸체는 평행사변형이고, 상기 제2 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리는 상기 제1 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리와 동일하거나 작은 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제6항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 제2 몸체는 사다리꼴이고, 상기 제1 몸체와 상기 절연필름, 및 상기 제2 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제6항에 있어서,
상기 용접부를 감싸기 전, 상기 제2 몸체는 삼각형이고, 상기 제2 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리는 상기 제1 몸체와 상기 절연필름 간의 이격 거리와 동일하거나 작은 것을 특징으로 하는 전지 셀. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전지 셀을 포함하는 전지 모듈.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전지 셀을 제조하는 방법으로서,
전극 탭이 돌출된 전극 조립체를 준비하는 제1 단계;
상기 전극 조립체의 전극 탭과 전극 리드를 용접하는 제2단계;
상기 용접에 의해 형성된 전극 탭과 상기 전극 리드의 용접부에 중심선을 기준으로 양측이 대칭형상인 보호 테이프를 부착시키는 제3 단계; 및
전극 리드가 연결된 전극 조립체를 파우치 케이스의 수납공간에 수납하는 제4 단계;를 포함하되,
상기 제3 단계에서는 상기 보호 테이프의 가운데 부분을 상기 용접부의 일측 가장자리에 밀착시킨 이후 접어, 상기 보호 테이프의 양측 가장자리가 상기 용접부의 타측 가장자리 외측에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 전지 셀 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220119256A KR20240040351A (ko) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220119256A KR20240040351A (ko) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240040351A true KR20240040351A (ko) | 2024-03-28 |
Family
ID=90482915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220119256A KR20240040351A (ko) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 절연 불량을 억제할 수 있는 전지 셀 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240040351A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190112429A (ko) | 2018-03-26 | 2019-10-07 | 주식회사 엘지화학 | 전극 조립체, 이차 전지 및 보호 테이프 부착 장치 |
-
2022
- 2022-09-21 KR KR1020220119256A patent/KR20240040351A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190112429A (ko) | 2018-03-26 | 2019-10-07 | 주식회사 엘지화학 | 전극 조립체, 이차 전지 및 보호 테이프 부착 장치 |
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