WO2018016774A1 - 이차 전지 및 그 모듈 - Google Patents

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WO2018016774A1
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pouch
secondary battery
protrusion pattern
bottom layer
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Inventor
조성진
홍수봉
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery and its module formed by receiving an electrode assembly in a pouch.
  • a thin pouch type secondary battery is formed by forming the electrode assembly flat using a polymer solid electrolyte film.
  • Pouch type secondary battery can be manufactured in various sizes and shapes depending on the application. It can be manufactured to a thin thickness of 3mm or less. Pouch-type secondary battery can reduce the weight by more than 30% compared to the square, and has better capacity characteristics. In addition, the pouch type secondary battery may be mass-produced and large in size due to an easy manufacturing process as compared to the square type.
  • the pouch type secondary battery is difficult to handle due to slip on the surface of the pouch on the workbench and protects the internal electrode assembly with a pouch. Has a weak disadvantage.
  • the case in the drop test, in the case of round and square secondary batteries, the case primarily absorbs an external shock to protect the internal electrode assembly.
  • the pouch type secondary battery since the pouch transmits the external shock to the electrode assembly as it is, it is difficult to protect the electrode assembly. Therefore, the electrode assembly is damaged and there is a high possibility of internal short circuit or fire.
  • One aspect of the present invention is to provide a secondary battery that prevents slip of the pouch in the work table during cell assembly. In addition, to provide a secondary battery that protects the electrode assembly from external impact. In addition, it is to provide a secondary battery module using the secondary battery as described above.
  • a secondary battery includes a first electrode and a second electrode disposed on both sides of the separator, and a first lead tab and a second lead tab respectively extending from the first electrode and the second electrode.
  • the electrode assembly includes a pouch for accommodating the electrode assembly, the pouch for drawing the first lead tab and the second lead tab to one side, and the pouch includes a protrusion pattern protruding from an outer surface thereof.
  • the pouch provides a first sheet formed of an insulating and heat-sealed polymer sheet, a second sheet formed of one of a protective FT sheet, a nylon sheet and a FT-nylon composite sheet, and provides mechanical strength It may include a third sheet provided as a metal sheet between the sheet and the second sheet.
  • the second sheet may have the protrusion pattern.
  • the protrusion patterns may be formed directly on the second sheet and spaced apart at set intervals.
  • the unit protrusions forming the protrusion pattern may be formed in one of a hemispherical shape, a triangular pyramid, a rectangular parallelepiped, a wavy shape, and a lattice shape in the second sheet.
  • the protrusion pattern may be formed of a polymer compound.
  • the pouch may further include a bottom layer formed between the protrusion pattern and the second sheet, and the protrusion patterns may be spaced apart from each other at a predetermined interval on the bottom layer.
  • the unit protrusions forming the protrusion pattern may be formed in one of hemispherical shape, triangular pyramid, rectangular parallelepiped, wave shape, and lattice shape.
  • the bottom layer and the protrusion pattern may be formed of a polymer compound.
  • the protrusion pattern may have a thickness of 100 ⁇ m or less.
  • a secondary battery module for accommodating an electrode assembly in a pouch, withdrawing lead tabs to one side of the pouch, and protruding a protrusion pattern on an outer surface of the pouch, and the secondary battery It includes a case, wherein the projection pattern may be in close contact with the inner surface of the case.
  • the pouch may form the protrusion pattern on the outer surface, and the protrusion pattern may be in close contact with the inner surface of the case.
  • the pouch may further include a bottom layer formed on an outer surface, and the protrusion pattern may be formed on the bottom layer, and the protrusion pattern may be in close contact with an inner surface of the case.
  • the outer surface of the pouch is provided with a projection pattern, when the cell assembly, there is an effect of preventing the slip of the pouch on the work table, and protects the electrode assembly from external impact.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrode assembly and a pouch of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the rechargeable battery of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a rechargeable battery according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a rechargeable battery according to a sixth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a rechargeable battery module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a rechargeable battery module according to a second embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 1 is an exploded perspective view of an electrode assembly and a pouch of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 and a pouch 20 containing the electrode assembly 10.
  • the electrode assembly 10 has a separator 13 made of a polymer solid electrolyte film that allows lithium ions to pass therebetween, and a first electrode (for convenience, referred to as an "anode") 11 and a second surface on both sides of the separator 13.
  • a two-electrode (for convenience, referred to as " cathode ”) 12 is placed and wound to form a jellyroll structure.
  • the positive electrode 11 includes a coating portion in which an active material is applied to a current collector of a thin metal plate, and an uncoated portion that is set as a current collector exposed by not applying an active material.
  • the current collector of the positive electrode 11 may be made of an aluminum (Al) sheet.
  • the negative electrode 12 includes a coating part in which an active material of the positive electrode 11 and another active material are applied to a current collector of a thin metal plate, and an uncoated part which is set to a current collector exposed by not applying the active material.
  • the current collector of the negative electrode 12 may be made of a thin copper (Cu) plate.
  • the first lead tab (referred to as “ anode lead tab " for convenience) 14 is connected to the uncoated portion of the anode 11 and drawn out to one side of the pouch 20.
  • the second lead tab (referred to as “ cathode lead tab “ for convenience) 15 is electrically spaced apart from the positive lead tab 14 and connected to the uncoated portion of the negative electrode 12, and is drawn out to one side of the pouch 20. do.
  • the positive lead tab 14 and the negative lead tab 15 are drawn out to the same side (yz plane) of the electrode assembly 10 and are disposed respectively. Although not shown, the positive lead tab and the negative lead tab may be disposed on opposite sides of the electrode assembly (refer to FIG. 1, both ends in the x-axis direction).
  • the positive lead tab 14 and the negative lead tab 15 are disposed between the pouches 20 that are heat-sealed at one side (yz plane) of the pouch 20 and are drawn out to the outside. At this time, the positive lead tab 14 and the negative lead tab 15 are electrically insulated from the pouch 20 through the respective insulating members 18 and 19.
  • the pouch 20 may be formed in a multilayer sheet structure surrounding the outside of the electrode assembly 10. That is, the pouch 20 may include a first sheet 21 forming an inner side, a second sheet 22 forming an outer side, and a third sheet 23 disposed between the first and second sheets 21 and 22. Include.
  • the first sheet 21 forms an inner surface of the pouch 20 and is formed of a polymer sheet that insulates and heat-bonds.
  • the second sheet 22 is formed of a polyethylene terephthalate (PET) sheet, a nylon sheet, or a PET-nylon composite sheet (hereinafter, referred to as "nylon sheet” for convenience), which forms an outer surface of the pouch 20 and acts as a protection. .
  • the third sheet 23 is formed of a metal sheet provided between the first sheet 21 and the second sheet 22 to provide mechanical strength to the pouch 20.
  • the third sheet 23 may be formed of an aluminum sheet interposed between the polymer sheet and the nylon sheet.
  • the pouch 20 may be divided into a relationship with the electrode assembly 10, and may include a first exterior material 201 for accommodating the electrode assembly 10, and an outer surface of the electrode assembly 10 and covering the electrode assembly 10. And a second exterior member 202 heat-sealed to the first exterior member 201.
  • the first and second exterior materials 201 and 202 are formed of the first sheet 21, the second sheet 22, and the third sheet 23 stacked in the same structure.
  • the first envelope 201 is formed in a concave structure to accommodate the electrode assembly 10
  • the second envelope 202 is flat to cover the electrode assembly 10 housed in the first envelope 201. It is formed to be connected to the first exterior material 201.
  • the electrode assembly 10 forms a rectangular parallelepiped structure. Since the secondary battery 1 is formed in a structure in which the electrode assembly 10 is surrounded by the pouch 20, the secondary battery 1 forms a flat rectangular parallelepiped structure.
  • first and second exterior materials 201 are thermally fused to the flat bottom surface of the second exterior material 202 along the heat fusion line 24 by forming the first exterior material 201 concave along the electrode assembly 10.
  • 202 accommodates the electrode assembly 10, and the positive and negative lead tabs 14 and 15 are drawn between the first and second exterior materials 201 and 202.
  • the positive electrode lead tab 14 and the negative electrode lead tab 15 connected to the electrode assembly 10 are drawn out between the first outer material 201 and the second outer material 202 which are thermally fused to each other.
  • the insulating members 18 and 19 electrically insulate the positive and negative lead tabs 14 and 15 together with the first sheet 21.
  • FIG. 2 is a plan view of the rechargeable battery of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • the pouch 20 in the secondary battery 1, the pouch 20 includes a protrusion pattern 30 protruding from an outer surface thereof.
  • the protrusion pattern 30 formed on the outer surface of the pouch 20 may prevent slippage of the pouch 20 on the work table when the cell is assembled. 9 and 10, when the protrusion patterns 30 and 230 form the secondary battery modules 100 and 200, the electrode assembly 10 may be protected from an external impact.
  • the protruding pattern 30 is formed on the second sheet 22 forming the outer surfaces of the first and second exterior materials 201 and 202.
  • the protrusion patterns 30 are directly formed on the second sheet 22 and spaced apart from each other at a predetermined interval D.
  • the unit protrusions forming the protrusion patterns 30 are formed in a hemispherical shape on the surface of the second sheet 22.
  • the projection pattern 30 may be formed of a polymer compound, and may be formed by printing the polymer compound on the surface of the second sheet 22.
  • the protruding pattern may be formed in a triangular pyramid, a rectangular parallelepiped, a wavy shape or a lattice shape on the surface of the second sheet.
  • the protruding pattern 30 is provided inside and outside the heat fusion line 24 of the pouch 20.
  • the protrusion pattern 30 provided on the heat-sealing line 24 may be a heat-sealing mechanism (not shown). Can be compressed by.
  • the protrusion pattern 30 may be formed to a thickness t of 100 ⁇ m or less.
  • the thickness t of the projection pattern 30 is set to a size capable of having a smooth frictional force with respect to the work table.
  • the pouch 220 further includes a protrusion pattern 230 and a bottom layer 231 formed on an outer surface (second sheet).
  • the bottom layer 231 is formed to have a thickness t2 set on the outer surface of the second sheet, that is, the pouch 220, and the protrusion pattern 230 is spaced apart from the gap D set in the bottom layer 231 to protrude.
  • the bottom layer 231 and the protrusion pattern 230 which are integrally formed may be formed on the outer surface (second sheet) of the pouch 220 by printing.
  • the protrusion pattern 230 may be set smaller than the thickness t of the protrusion pattern 30 of the first embodiment.
  • the unit protrusions forming the protrusion patterns 230 are formed in a hemispherical shape (semi-circular shape in cross section) on the bottom layer 231 formed on the outer surface (second sheet) of the pouch 220.
  • the bottom layer 231 and the protrusion pattern 230 may be formed of a polymer compound, and may be formed by printing the polymer compound on the outer surface (second sheet) of the pouch 220.
  • the pouch 320 further includes a protrusion pattern 330 and a bottom layer 331 formed on an outer surface (second sheet).
  • the unit protrusions forming the protrusion patterns 330 are formed in a triangular pyramid (a triangle in a cross section) on the bottom layer 331 formed on the outer surface of the second sheet, that is, the pouch 320.
  • the bottom layer 331 and the protrusion pattern 330 may be formed of a polymer compound, and may be formed by printing the polymer compound on the outer surface (second sheet) of the pouch 320.
  • the pouch 420 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the pouch 420 in the secondary battery 4 of the fourth embodiment, the pouch 420 further includes a protrusion pattern 430 and a bottom layer 431 formed on the outer surface (second sheet) of the pouch 320.
  • the unit protrusions forming the protrusion pattern 430 are formed in a rectangular parallelepiped (square in cross section) on the second layer, that is, the bottom layer 431 formed on the outer surface of the pouch 420.
  • the bottom layer 431 and the protrusion pattern 430 may be formed of a polymer compound, and may be formed by printing the polymer compound on the outer surface (second sheet) of the pouch 420.
  • the pouch 520 is formed in a wave shape on the outer surface (second sheet) of the unit protrusions forming the protrusion patterns 530.
  • the wavy protrusion pattern 530 is directly formed on the outer surface of the second sheet, that is, the pouch 520. Although not shown, the wavy protrusion pattern forms a bottom layer on the outer surface of the pouch, and may be formed on the bottom layer.
  • the pouch 620 forms a protrusion pattern 630 in a lattice shape on an outer surface (second sheet).
  • the grid-shaped protrusion pattern 630 is directly formed on the outer surface of the second sheet, that is, the pouch 620. Although not shown, the grid-shaped protrusion pattern forms a bottom layer on the outer surface of the pouch, and may be formed on the bottom layer.
  • the secondary battery module 100 of the first embodiment includes a secondary battery 1 (for convenience, the secondary battery 1 of the first embodiment) and a case 111 accommodating the secondary battery 1. Include.
  • the protrusion pattern 30 formed on the outer surface of the pouch 20 is in close contact with the inner surface of the case 111.
  • the external shock transmitted to the case 111 is absorbed between the protrusion pattern 30 provided in the pouch 20 of the secondary battery 1 and the case 111. Therefore, the electrode assembly 10 accommodated inside the pouch 20 in the secondary battery 1 may be protected from external shock.
  • the secondary battery module 100 includes a protection circuit module 102 connected to the positive and negative lead tabs 14 and 15.
  • the protection circuit module 102 is attached to one outer surface of the pouch 20 of the secondary battery 1 via the adhesive member 103.
  • the protection circuit module 102 is formed by mounting protection circuit elements on a circuit board in order to protect the secondary battery 1 from overcharging, overdischarging, overcurrent and external short.
  • the secondary battery module 200 of the second embodiment accommodates a secondary battery (2, the secondary battery 2 of the second embodiment for convenience) in the case 112. Can be formed.
  • the protrusion pattern 230 formed on the bottom layer 231 of the pouch 220 is in close contact with the inner surface of the case 112.
  • the external shock transmitted to the case 112 is absorbed between the protrusion pattern 230 and the case 112 provided in the pouch 220 of the secondary battery 2. Therefore, the electrode assembly 10 accommodated in the pouch 220 in the secondary battery 2 may be protected from external shock.
  • protection circuit module 103 adhesive member
  • first and second exterior materials 231, 331, and 431 bottom layer

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양측에 배치되는 제1전극과 제2전극, 상기 제1전극과 상기 제2전극으로부터 각각 연장되는 제1리드탭과 제2리드탭을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하고, 일측으로 상기 제1리드탭과 상기 제2리드탭을 인출하는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 외면에 돌출 형성되는 돌기 패턴을 포함한다.

Description

이차 전지 및 그 모듈
본 발명은 전극 조립체를 파우치에 수용하여 형성되는 이차 전지 및 그 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발에 따라 에너지원으로써 이차 전지의 수요가 증가되고 있다. 또한 고에너지화, 소형화, 경량화 및 박형화가 요구된다. 예를 들면, 폴리머 고체 전해질 필름을 이용하여 전극 조립체를 평평하게 형성함으로써 얇은 두께의 파우치형 이차 전지가 형성된다.
파우치형 이차 전지는 용도에 따라 다양한 크기와 모양으로 제조될 수 있고. 3mm 이하의 얇은 두께로 제작될 수 있다. 파우치형 이차 전지는 각형에 비하여 무게를 30% 이상 줄일 수 있고, 더 우수한 용량 특성을 가진다. 또한 파우치형 이차 전지는 각형에 비하여, 용이한 제조 공정으로 인하여 대량 생산 및 대형화 될 수 있다.
그러나 셀 조립시, 파우치형 이차 전지는 작업대에서 파우치 표면의 슬립(slip)으로 인하여 취급이 어렵고, 내부의 전극 조립체를 파우치로 보호하는 형태이므로 케이스를 사용하는 원형이나 각형 이차 전지에 비하여 외부 충격에 약한 단점을 가진다.
예를 들면, 낙하 테스트의 경우, 원형과 각형의 이차 전지에서는 케이스가 외부 충격을 1차적으로 흡수하여 내부의 전극 조립체를 보호한다. 그러나 파우치형 이차 전지에서는 파우치가 외부 충격을 전극 조립체에 그대로 전달하므로 전극 조립체를 보호하기 어렵다. 따라서 전극 조립체가 손상되고 내부 단락 또는 발화의 가능성이 높다.
본 발명의 일 측면은, 셀 조립시 작업대에서 파우치의 슬립을 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 또한, 외부 충격으로부터 전극 조립체를 보호하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 또한, 상기와 같은 이차 전지를 사용하는 이차 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양측에 배치되는 제1전극과 제2전극, 상기 제1전극과 상기 제2전극으로부터 각각 연장되는 제1리드탭과 제2리드탭을 포함하는 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 수용하고, 일측으로 상기 제1리드탭과 상기 제2리드탭을 인출하는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 외면에 돌출 형성되는 돌기 패턴을 포함한다.
상기 파우치는 절연 및 열융착되는 폴리머 시트로 형성되는 제1시트, 보호 작용하는 피이티 시트, 나일론 시트 및 피이티-나일론 복합 시트 중 하나로 형성되는 제2시트, 및 기계적 강도를 제공하며 상기 제1시트와 상기 제2시트 사이에 금속 시트로 제공되는 제3시트를 포함할 수 있다.
상기 제2시트는 상기 돌기 패턴을 구비할 수 있다.
상기 돌기 패턴은, 상기 제2시트에 직접 형성되어 설정된 간격으로 이격될 수 있다.
상기 돌기 패턴을 형성하는 단위 돌기는 상기 제2시트에 반구형, 삼각뿔, 직육면체, 물결모양 및 격자모양 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 돌기 패턴은 고분자 화합물로 형성될 수 있다.
상기 파우치는 상기 돌기 패턴과 상기 제2시트 사이에 형성되는 바닥층을 더 포함하고, 상기 돌기 패턴은 상기 바닥층에 설정된 간격으로 이격되어 돌출 형성될 수 있다.
상기 돌기 패턴을 형성하는 단위 돌기는 상기 바닥층에 반구형, 삼각뿔, 직육면체, 물결모양 및 격자모양 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 바닥층 및 상기 돌기 패턴은 고분자 화합물로 형성될 수 있다.
상기 돌기 패턴은 100㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다..
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 모듈은, 전극 조립체를 파우치에 수용하고, 상기 파우치의 일측으로 리드탭을 인출하며, 상기 파우치의 외면에 돌기 패턴을 돌출 형성하는 이차 전지, 및 상기 이차 전지를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 돌기 패턴은 상기 케이스의 내면에 밀착될 수 있다.
상기 파우치는 외면에 상기 돌기 패턴을 형성하고, 상기 돌기 패턴은 상기 케이스의 내면에 밀착될 수 있다.
상기 파우치는 외면에 형성되는 바닥층을 더 포함하고, 상기 바닥층에 상기 돌기 패턴을 형성하며, 상기 돌기 패턴은 상기 케이스의 내면에 밀착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치의 외면에 돌기 패턴을 구비하므로 셀 조립시, 작업대에서 파우치의 슬립을 방지하고, 외부 충격으로부터 전극 조립체를 보호하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 파우치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지 모듈의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지 모듈의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 파우치의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 이차 전지(1)는 전극 조립체(10), 및 전극 조립체(10)를 내장하는 파우치(20)를 포함하여, 파우치형으로 이루어진다.
전극 조립체(10)는 리튬 이온을 통과시키는 폴리머 고체 전해질 필름으로 이루어지는 세퍼레이터(13)를 사이에 두고, 세퍼레이터(13)의 양면에 제1전극(편의상, "양극"이라 한다)(11)과 제2전극(편의상, "음극"이라 한다)(12)을 배치하여 권취함으로써 젤리롤 구조로 이루어진다.
양극(11)은 금속 박판의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부, 및 활물질을 도포하지 않아 노출된 집전체로 설정되는 무지부를 포함한다. 양극(11)의 집전체는 알루미늄(Al) 박판으로 이루어질 수 있다.
음극(12)은 양극(11)의 활물질과 다른 활물질을 금속 박판의 집전체에 도포한 코팅부, 및 활물질을 도포하지 않아 노출된 집전체로 설정되는 무지부를 포함한다. 음극(12)의 집전체는 구리(Cu) 박판으로 이루어질 수 있다.
제1리드탭(편의상, "양극 리드탭"이라 한다)(14)은 양극(11)의 무지부에 연결되어, 파우치(20)의 일측 외부로 인출된다. 제2리드탭(편의상, "음극 리드탭"이라 한다)(15)은 양극 리드탭(14)과 전기적으로 이격되어 음극(12)의 무지부에 연결되어, 파우치(20)의 일측 외부로 인출된다.
양극 리드탭(14)과 음극 리드탭(15)은 전극 조립체(10)의 동일 측면(yz 평면)으로 인출되어 각각 배치된다. 도시하지 않았지만, 양극 리드탭과 음극 리드탭은 전극 조립체의 반대 측면(도 1을 참조하면, x축 방향 양단)으로 각각 배치될 수도 있다.
양극 리드탭(14)과 음극 리드탭(15)은 파우치(20)의 일측면(yz 평면)에서 열융착되는 파우치(20) 사이에 배치되어 외부로 인출된다. 이때, 양극 리드탭(14)과 음극 리드탭(15)은 각각의 절연부재(18, 19)를 개재하여 파우치(20)와 전기적으로 절연된다.
일례를 들면, 파우치(20)는 전극 조립체(10)의 외부를 감싸는 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 즉 파우치(20)는 내측을 형성하는 제1시트(21), 외측을 형성하는 제2시트(22) 및 제1, 제2시트(21, 22) 사이에 배치되는 제3시트(23)를 포함한다.
제1시트(21)는 파우치(20)의 내면을 형성하며, 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트로 형성된다. 제2시트(22)는 파우치(20)의 외면을 형성하여 보호 작용하는 PET(polyethyleneterephthalate) 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트(이하에서, 편의상 "나일론 시트"를 예로 설명한다)로 형성된다.
제3시트(23)는 파우치(20)에 기계적인 강도를 제공하도록 제1시트(21)와 제2시트(22) 사이에 제공되는 금속 시트로 형성된다. 예를 들면, 제3시트(23)는 폴리머 시트와 나일론 시트 사이에 개재되는 알루미늄 시트로 형성될 수 있다.
또한, 파우치(20)는 전극 조립체(10)와의 관계로 구분하면, 전극 조립체(10)를 수용하는 제1외장재(201), 및 전극 조립체(10)를 덮고 전극 조립체(10)의 외측에서 제1외장재(201)에 열융착되는 제2외장재(202)를 포함한다.
제1, 제2외장재(201, 202)는 동일 구조로 적층되는 제1시트(21), 제2시트(22) 및 제3시트(23)로 형성된다. 예를 들면, 제1외장재(201)는 전극 조립체(10)를 수용하도록 오목 구조로 형성되고, 제2외장재(202)는 제1외장재(201)에 수용된 전극 조립체(10)를 덮을 수 있도록 평평하게 형성되어 제1외장재(201)에 연결된다.
또한, 전극 조립체(10)는 직육면체의 평판 구조를 형성하게 된다. 이차 전지(1)는 전극 조립체(10)를 파우치(20)로 둘러싸는 구조로 형성되므로 전체적으로 직육면체의 평판 구조를 형성하게 된다.
즉 전극 조립체(10)를 따라 오목하게 형성되어 있는 제1외장재(201)를 열융착 라인(24)을 따라 제2외장재(202)의 평평한 저면에 열융착 함으로써, 제1, 제2외장재(201, 202)가 전극 조립체(10)를 수용하고, 양, 음극 리드탭(14, 15)이 제1, 제2외장재(201, 202) 사이로 인출된다.
이때, 전극 조립체(10)에 연결되는 양극 리드탭(14)과 음극 리드탭(15)은 서로 열융착되는 제1외장재(201)와 제2외장재(202) 사이로 인출된다. 절연부재(18, 19)는 제1시트(21)와 더불어 양, 음극 리드탭(14, 15)을 전기적으로 절연시킨다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 이차 전지(1)에서, 파우치(20)는 외면에 돌출 형성되는 돌기 패턴(30)을 구비한다.
파우치(20)의 외면에 형성된 돌기 패턴(30)은 셀 조립시, 작업대에서 파우치(20)의 슬립(slip)을 방지할 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 돌기 패턴(30, 230)은 이차 전지 모듈(100, 200)을 형성하는 경우, 외부 충격으로부터 전극 조립체(10)를 보호할 수 있다.
돌기 패턴(30)은 제1, 제2외장재(201, 202)의 외면을 형성하는 제2시트(22)에 형성된다. 돌기 패턴(30)은 제2시트(22) 상에 직접 형성되어 설정된 간격(D)으로 이격된다.
돌기 패턴(30)을 형성하는 단위 돌기는 제2시트(22)의 표면에 반구형으로 형성된다. 돌기 패턴(30)은 고분자 화합물로 형성되며, 고분자 화합물을 제2시트(22)의 표면에 인쇄하여 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나, 돌기 패턴은 제2시트의 표면에 삼각뿔, 직육면체, 물결모양 또는 격자모양으로 형성될 수도 있다.
돌기 패턴(30)은 파우치(20)의 열융착 라인(24)의 내측 및 외측에 구비된다. 전극 조립체(10)를 내장한 후, 제1, 제2외장재(201, 202)를 열융착하는 경우, 열융착 라인(24) 상에 구비되는 돌기 패턴(30)은 열융착 기구(미도시)에 의하여 압축될 수 있다. 일례를 들면, 돌기 패턴(30)은 100㎛ 이하의 두께(t)로 형성될 수 있다. 돌기 패턴(30)의 두께(t)는 작업대에 대하여 원활한 마찰력을 가질 수 있는 크기로 설정된다.
이하 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제2실시예의 이차 전지(2)에서 파우치(220)는 돌기 패턴(230)과 외면(제2시트)에 형성되는 바닥층(231)을 더 포함한다.
바닥층(231)은 제2시트, 즉 파우치(220)의 외면에 설정된 두께(t2)로 형성되고, 돌기 패턴(230)은 바닥층(231)에 설정된 간격(D)으로 이격되어 돌출 형성된다. 일체로 형성되는 바닥층(231)과 돌기 패턴(230)은 파우치(220)의 외면(제2시트)에 인쇄로 형성될 수 있다.
제2실시예의 파우치(220)는 제1실시예에 비하여 바닥층(231)을 더 구비하므로 돌기 패턴(230)을 제1실시예의 돌기 패턴(30)의 두께(t)보다 더 작게 설정할 수도 있다.
돌기 패턴(230)을 형성하는 단위 돌기는 파우치(220)의 외면(제2시트)에 형성된 바닥층(231)에 반구형(단면에서 반원형)으로 형성된다. 바닥층(231) 및 돌기 패턴(230)은 고분자 화합물로 형성되며, 고분자 화합물을 파우치(220)의 외면(제2시트)에 인쇄하여 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제3실시예의 이차 전지(3)에서 파우치(320)는 돌기 패턴(330)과 외면(제2시트)에 형성되는 바닥층(331)을 더 포함한다.
돌기 패턴(330)을 형성하는 단위 돌기는 제2시트, 즉 파우치(320)의 외면에 형성된 바닥층(331)에 삼각뿔(단면에서 삼각형)로 형성된다. 바닥층(331) 및 돌기 패턴(330)은 고분자 화합물로 형성되며, 고분자 화합물을 파우치(320)의 외면(제2시트)에 인쇄하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제4실시예의 이차 전지(4)에서 파우치(420)는 돌기 패턴(430)과 파우치(320)의 외면(제2시트)에 형성되는 바닥층(431)을 더 포함한다.
돌기 패턴(430)을 형성하는 단위 돌기는 제2시트, 즉 파우치(420)의 외면에 형성된 바닥층(431)에 직육면체(단면에서 사각형)로 형성된다. 바닥층(431) 및 돌기 패턴(430)은 고분자 화합물로 형성되며, 고분자 화합물을 파우치(420)의 외면(제2시트)에 인쇄하여 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지의 평면도이다. 도 7을 참조하면, 제5실시예의 이차 전지(5)에서 파우치(520)는 돌기 패턴(530)을 형성하는 단위 돌기를 외면(제2시트)에 물결모양으로 형성한다.
물결모양의 돌기 패턴(530)은 제2시트, 즉 파우치(520)의 외면에 직접 형성된다. 도시하지 않았으나, 물결모양의 돌기 패턴은 파우치의 외면에 바닥층을 형성하고, 이 바닥층에 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지의 평면도이다. 도 8을 참조하면, 제6실시예의 이차 전지(6)에서 파우치(620)는 돌기 패턴(630)을 외면(제2시트)에 격자 모양으로 형성한다.
격자모양의 돌기 패턴(630)은 제2시트, 즉 파우치(620)의 외면에 직접 형성된다. 도시하지 않았으나, 격자모양의 돌기 패턴은 파우치의 외면에 바닥층을 형성하고, 이 바닥층에 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지 모듈의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 제1실시예의 이차 전지 모듈(100)은 이차 전지(1, 편의상 제1실시예의 이차 전지(1)를 적용), 및 이차 전지(1)를 수용하는 케이스(111)를 포함한다.
이차 전지(1)를 케이스(111)에 수용하면, 파우치(20)의 외면에 형성되는 돌기 패턴(30)은 케이스(111)의 내면에 밀착된다. 케이스(111)로 전달되는 외부 충격은 이차 전지(1)의 파우치(20)에 구비되는 돌기 패턴(30)과 케이스(111) 사이에서 흡수된다. 따라서 이차 전지(1)에서 파우치(20)의 내부에 수용되는 전극 조립체(10)가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
이차 전지 모듈(100)은 양, 음극 리드탭(14, 15)에 연결되는 보호회로모듈(102)을 포함한다. 보호회로모듈(102)은 접착부재(103)를 개재하여 이차 전지(1)의 파우치(20) 일측 외면에 부착된다. 보호회로모듈(102)은 이차 전지(1)를 과충전, 과방전, 과전류 및 외부 쇼트로부터 보호하기 위하여, 회로 기판에 보호 회로 소자들을 실장하여 형성된다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지 모듈의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 제2실시예를 참조하면, 제2실시예의 이차 전지 모듈(200)은 이차 전지(2, 편의상 제2실시예의 이차 전지(2)를 적용)를 케이스(112)에 수용하여 형성될 수 있다.
이때, 파우치(220)의 바닥층(231)에 형성되는 돌기 패턴(230)은 케이스(112) 내면에 밀착된다. 케이스(112)로 전달되는 외부 충격은 이차 전지(2)의 파우치(220)에 구비되는 돌기 패턴(230)과 케이스(112) 사이에서 흡수된다. 따라서 이차 전지(2)에서 파우치(220)의 내부에 수용되는 전극 조립체(10)가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
(부호의 설명)
1, 2, 3, 4, 5, 6: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 제1전극(양극) 12: 제2전극(음극)
13: 세퍼레이터 14: 양극 리드탭
15: 음극 리드탭 18, 19: 절연부재
20, 220, 320, 420, 520, 620: 파우치 21, 22, 23: 제1, 제2, 제3시트
24: 열융착 라인 30, 230, 330, 430, 530, 630: 돌기 패턴
100, 200: 이차 전지 모듈 111, 112: 케이스
102: 보호회로모듈 103: 접착부재
201, 202: 제1, 제2외장재 231, 331, 431: 바닥층
D: 간격 t, t2: 두께

Claims (13)

  1. 세퍼레이터의 양측에 배치되는 제1전극과 제2전극, 상기 제1전극과 상기 제2전극으로부터 각각 연장되는 제1리드탭과 제2리드탭을 포함하는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하고, 일측으로 상기 제1리드탭과 상기 제2리드탭을 인출하는 파우치를 포함하며,
    상기 파우치는,
    외면에 돌출 형성되는 돌기 패턴을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치는
    절연 및 열융착되는 폴리머 시트로 형성되는 제1시트,
    보호 작용하는 피이티 시트, 나일론 시트 및 피이티-나일론 복합 시트 중 하나로 형성되는 제2시트, 및
    기계적 강도를 제공하며 상기 제1시트와 상기 제2시트 사이에 금속 시트로 제공되는 제3시트를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2시트는,
    상기 돌기 패턴을 구비하는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌기 패턴은,
    상기 제2시트에 직접 형성되어 설정된 간격으로 이격되는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기 패턴을 형성하는 단위 돌기는 상기 제2시트에 반구형, 삼각뿔, 직육면체, 물결모양 및 격자모양 중 하나로 형성되는 이차 전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌기 패턴은,
    고분자 화합물로 형성되는 이차 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 파우치는,
    상기 돌기 패턴과 상기 제2시트 사이에 형성되는 바닥층을 더 포함하고,
    상기 돌기 패턴은,
    상기 바닥층에 설정된 간격으로 이격되어 돌출 형성되는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌기 패턴을 형성하는 단위 돌기는 상기 바닥층에 반구형, 삼각뿔, 직육면체, 물결모양 및 격자모양 중 하나로 형성되는 이차 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 바닥층 및 상기 돌기 패턴은 고분자 화합물로 형성되는 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 돌기 패턴은
    100㎛ 이하의 두께를 가지는 이차 전지.
  11. 전극 조립체를 파우치에 수용하고, 상기 파우치의 일측으로 리드탭을 인출하며, 상기 파우치의 외면에 돌기 패턴을 돌출 형성하는 이차 전지; 및
    상기 이차 전지를 수용하는 케이스
    를 포함하며,
    상기 돌기 패턴은 상기 케이스의 내면에 밀착되는 이차 전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 파우치는 외면에 상기 돌기 패턴을 형성하고,
    상기 돌기 패턴은
    상기 케이스의 내면에 밀착되는 이차 전지 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 파우치는,
    외면에 형성되는 바닥층을 더 포함하고,
    상기 바닥층에 상기 돌기 패턴을 형성하며,
    상기 돌기 패턴은
    상기 케이스의 내면에 밀착되는 이차 전지 모듈.
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