WO2018062902A1 - 수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀 - Google Patents

수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀 Download PDF

Info

Publication number
WO2018062902A1
WO2018062902A1 PCT/KR2017/010841 KR2017010841W WO2018062902A1 WO 2018062902 A1 WO2018062902 A1 WO 2018062902A1 KR 2017010841 W KR2017010841 W KR 2017010841W WO 2018062902 A1 WO2018062902 A1 WO 2018062902A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
case
electrode
battery cell
battery
unit cell
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/010841
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
권순관
류상백
조신효
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201780017120.4A priority Critical patent/CN108780857B/zh
Priority to EP17856788.9A priority patent/EP3399569A4/en
Priority to US16/076,430 priority patent/US11855296B2/en
Publication of WO2018062902A1 publication Critical patent/WO2018062902A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell having a battery case including an accommodating portion and an electrode lead groove.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries is high.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a conventional pouch-type battery cell.
  • the pouch-type battery cell 100 includes an electrode assembly 130, electrode tabs 131 and 132 extending from the electrode assembly 130, and electrodes welded to the electrode tabs 131 and 132. And a battery case 120 accommodating the leads 140 and 141 and the electrode assembly 130.
  • the electrode assembly 130 is a power generator in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween, and has a stack type or a stack / fold type structure.
  • the electrode tabs 131 and 132 extend from each electrode plate of the electrode assembly 130, and the electrode leads 140 and 141 may include a plurality of electrode tabs 131 and 132 extending from each electrode plate, for example, Each is electrically connected by welding, and a part of the battery case 120 is exposed to the outside.
  • an insulating film 150 is attached to upper and lower portions of the electrode leads 140 and 141 to increase the sealing degree with the battery case 120 and to secure an electrical insulation state.
  • the battery case 120 includes a case body 122 including a concave shape receiving part 123 in which the electrode assembly 130 may be seated, and a cover 121 integrally connected to the body 122.
  • the battery is completed by combining both side portions 124 and the upper end 125, which are contact portions, with the electrode assembly 130 stored in the housing 123.
  • the battery case 120 is formed of an aluminum laminate structure of an outer layer of resin, a shielding metal layer, and a heat-melting resin sealant layer, and thus covers both sides 124 and the upper end 125 of the cover 121 and the main body 122 that are in contact with each other. Heat and pressure are applied to the resin layer to fuse the resin layers together to form a sealing excess.
  • Both side portions 124 are in direct contact with the same resin layers of the upper and lower battery case 120, it is possible to uniformly seal by melting.
  • the electrode leads 140 and 141 protrude from the upper end 125, the electrode may be improved in consideration of the thickness of the electrode leads 140 and 141 and the heterogeneity with the material of the battery case 120. Thermal bonding between the leads 140 and 141 with the insulating film 150 interposed therebetween.
  • an accommodating part of a battery case constituting a pouch-type battery cell is manufactured by a deep drawing process.
  • the deep drawing processing method is a typical molding method for making a hollow container without a seam from a flat plate, and refers to a molding method in which a raw material plate placed on a die surface is pressed with a punch to perform plastic working.
  • the deep drawing method has the advantage that the process efficiency is high because the final hollow case can be manufactured from a plate by a series of continuous processes, but the degree of stretching of each part of the metal plate varies depending on the shape of the mold. Therefore, when the outside of the allowable elongation range of the plate material may cause a deterioration phenomenon, there is a limit of the shape that can be processed by such a deep drawing method.
  • this problem has a problem that may be further exacerbated due to the material characteristics of the pouch-type battery case in the process of forming a housing having a complex structure corresponding to the appearance of the plurality of unit cells.
  • an unheated fusion portion may be formed at a portion where the electrode leads are located. have.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • the inventors of the present application have carried out in-depth studies and various experiments, and as described later, the first case and the second case in which the first and second accommodating parts having different sizes or shapes from each other are formed.
  • the battery case can be processed more easily, since it is not necessary to form one housing part in a complicated structure corresponding to the outer surface shape of the electrode assembly having a complicated structure, thereby processing the battery case.
  • the defect rate that may occur in the process may be eliminated or reduced, and the battery case has a groove for forming an electrode lead having an indented structure therein, and at the electrode lead portion of the battery case, Due to the thickness, it is possible to suppress the occurrence of unheated fusion sites without heat fusion, and thus, the battery Check of being able to effectively improve the safety, and thus completing the present invention.
  • An electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly including at least one electrode tab protruding in an outer circumferential direction;
  • the first case and the second case each having a first accommodating part and a second accommodating part having different sizes or shapes are formed, and electrode leads connected to the electrode tabs are formed in an outer peripheral direction.
  • the outer peripheral portion of the battery case is sealed by heat fusion;
  • the electrode lead grooves may be formed in the outer peripheral portion of the battery case from which the electrode leads protrude, the electrode lead groove having a structure indented inwardly so that the electrode leads are interposed therebetween.
  • the battery case can be processed more easily, since it is not necessary to form one housing part in a complicated structure corresponding to the outer surface shape of the electrode assembly having a complicated structure, and thus, in the process of processing the battery case The defective rate that may occur may be eliminated or lowered, and due to the electrode lead grooves, it is possible to suppress the occurrence of an unheated fusion region where heat fusion is not performed due to the thickness of the electrode lead in the electrode lead portion of the battery case. As a result, the safety of the battery cell can be effectively improved.
  • the material or structure thereof is not particularly limited.
  • the battery case may include an ease of processing an accommodating part, an ease of sealing by heat fusion, and a battery cell. In light of weight reduction, etc., it may be a structure consisting of a laminate sheet of a metal layer and a resin layer.
  • the battery case may include a first unit and a second case formed of one unit connected to each other at one outer peripheral portion thereof, and the first and second housing portions may be arranged to accommodate the electrode assembly. In the state where the first case and the second case are bent toward the center, the remaining outer periphery may be sealed by heat fusion.
  • the battery case may include a first case and a second case connected to each other at one outer peripheral part by forming a first accommodating part and a second accommodating part having different sizes or shapes from each other in a flat laminate sheet of one unit. Can be.
  • the distance between the first accommodating portion and the second accommodating portion may be from 1.0 millimeter to 2.0 millimeters at one outer periphery portion where the first case and the second case formed of the one unit member are interconnected. More specifically, it may be 1.1 millimeters to 1.7 millimeters.
  • the distance between the first accommodating part and the second accommodating part is too narrow in an outer peripheral portion of the side where the first case and the second case formed of the one unit member are interconnected, it is too narrow, In the process of forming the first accommodating part and the second accommodating part by a deep drawing method, due to the material characteristic of the battery case made of a laminate sheet, due to the stretching occurring at one outer peripheral portion of the first case and the second case are interconnected, Damage to the battery case or the thickness is thin, there is a problem that can lead to structural stability or reduced safety.
  • the sealing part may be formed to an excessively large size.
  • an additional process for removing a portion of the unnecessary sealing part is required, or the overall size of the battery cell is increased.
  • constraints may occur in the mounting space of the device to which the battery cell is applied.
  • the first case and the second case is composed of mutually independent members, all the outer periphery of the members may be a structure that is sealed by heat fusion.
  • first case and the second case each include a first accommodating part and a second accommodating part, which are different in size or shape, respectively, the first accommodating part and the second accommodating parts are configured in various ways. Depending on the size or shape of the electrode assembly, it can be selectively applied easily.
  • first accommodating part or the second accommodating part, or the first accommodating part and the second accommodating part may have a structure including at least one inner circumferential surface formed of an inclined structure that decreases in width in an outward direction on a vertical cross section.
  • the electrode assembly portion accommodated in the first or second accommodating part further includes an atypical structure such as a stepped stepped structure or an inclined structure, it is not necessary to separately form the accommodating parts according to the structure. It can be applied more easily.
  • the electrode lead groove may be formed in the first case, or the second case, or the outer peripheral portion of the first case and the second case, respectively.
  • the battery case may be a structure in which a groove for an electrode lead is formed, the electrode lead having a structure indented inwardly so that the electrode leads are interposed in an outer peripheral portion where the electrode leads protrude.
  • the electrode The groove for the lead may be formed only on the outer periphery of one battery case of the first case and the second case, or may be formed on the periphery of the first case and the second case that correspond to each other.
  • the electrode lead grooves are formed at outer peripheral portions of the first case and the second case, respectively;
  • the sum of the depths of the electrode lead grooves formed in the first case and the electrode lead grooves formed in the second case may be relatively smaller than the thickness of the electrode leads.
  • the electrode lead grooves are formed in the outer peripheral portions of the first case and the second case, respectively, so that they can be indented to a lower depth than the case formed only in the outer peripheral portion of one case, so that the deep drawing processing method and In the process of forming an electrode lead groove by the same method, it is possible to effectively prevent damage or defects that may occur in the outer peripheral portion of the battery case.
  • the sum of the indentation depths of the electrode lead grooves respectively formed in the first case and the second case has a relatively small structure compared to the thickness of the electrode lead, so that the outer peripheral portion is appropriate when sealing by heat fusion. By extending
  • the sum of the depths of the electrode lead grooves formed in the first case and the electrode lead grooves formed in the second case may be 50% to 99% of the thickness of the electrode lead.
  • the sum of the depths of the electrode lead grooves formed in the first case and the electrode lead grooves formed in the second case is less than 50% of the thickness of the electrode leads, the effect through the electrode lead grooves is obtained. It may not work.
  • the electrode lead grooves formed in the first case and the electrode lead grooves formed in the second case may have a structure in which the indentation depths are the same.
  • the heat fusion process for the outer peripheral portion of the battery case it is possible to more easily adjust the conditions, such as the temperature, pressure applied to the electrode lead grooves formed in the first case and the second case, respectively, the heat Since the deformation rate due to fusion is about the same or similar, the outer circumferential surface of the sealing portion at the site may be more neatly formed.
  • the electrode assembly is a structure including a first unit cell made of a structure corresponding to the inner surface shape of the first accommodating portion and a second unit cell made of a structure corresponding to the inner surface shape of the second accommodating portion.
  • a first unit cell made of a structure corresponding to the inner surface shape of the first accommodating portion
  • a second unit cell made of a structure corresponding to the inner surface shape of the second accommodating portion.
  • the electrode assembly may be configured by a combination of a first unit cell and a second unit cell having different sizes or shapes, corresponding to the inner surfaces of the first accommodating part and the second accommodating part.
  • the specific structure thereof is greatly limited. It is not.
  • At least one unit cell may have a structure in which a separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the first unit cell, or the second unit cell, or the first unit cell and the second unit cell may have a stacked structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated with a separator therebetween.
  • At least one unit cell among the first unit cell and the second unit cell may have a structure wound in one direction while a separator sheet is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
  • the first unit cell, or the second unit cell, or the first unit cell and the second unit cell has a winding type structure in which the positive electrode sheet, the separator sheet, and the negative electrode sheet each having a long sheet shape are simultaneously wound in one direction. It may be done.
  • At least one unit cell may have a structure in which units of a structure in which a separator is interposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound by a separation sheet.
  • the first unit cell, or the second unit cell, or the first unit cell and the second unit cell are each disposed on a separation sheet made of a long sheet-like laminated unit comprising a positive plate, a separator plate, and a negative electrode plate
  • the separation sheet may have a stack / folding structure interposed between the respective units.
  • the first unit cell and the second unit cell may have a structure in which units of a structure in which a separator is interposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate are simultaneously wound by one separation sheet.
  • the first unit cell and the second unit cell may have a structure in which the separation sheet is interposed between each unit, and may be simultaneously wound and interconnected by the separation sheet.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a conventional pouch-type battery cell.
  • FIG. 2 is a schematic view schematically showing a battery case structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an enlarged front structure of an electrode lead groove portion of the battery case of FIG. 2.
  • 4 to 5 is a schematic view showing a structure of a battery case of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a structure of a battery case of a battery cell according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an enlarged schematic of the front structure of the electrode lead groove portion of the battery case of Figure 2 A schematic diagram is shown.
  • the battery case 200 includes a first case 210 and a second case 220, and the first case 210 and the second case 220 may include electrode tabs. It is formed as a member of one unit interconnected at one side peripheral portion 202 facing the outer peripheral portions 201, 201 'protruding.
  • the first case 210 and the second case 220 each include a first accommodating part 211 and a second accommodating part 221 having an indented structure to accommodate the electrode assembly.
  • the first accommodating part 211 and the second accommodating part 221 have a rectangular parallelepiped structure, and the lengths L1 and L2 corresponding to the protruding directions of the electrode tabs are the same, while the widths W1 and W2 are perpendicular to the first accommodating part 211 and the second accommodating part 221.
  • depths D1 and D2 have different structures, and more specifically, the width W1 and the depth D1 of the first accommodating part 211 are the width W2 of the second accommodating part 221.
  • the first case 210 and the second case 220 are arranged around the outer peripheral portion 202 connected to each other so that the accommodating parts 211 and 221 accommodate the electrode assembly. It consists of a structure that is sealed by fusion.
  • the distance L3 between the first accommodating part 211 and the second accommodating part 221 is a deep drawing process.
  • the process of forming the accommodating portions 211 and 221 by, to prevent damage to the interconnected one side peripheral portion 202, while forming a range of 1.0 millimeters to 2.0 millimeters to minimize unnecessary sealing portion formation In more detail, it may be formed in the range of 1.1 millimeters to 1.7 millimeters.
  • the first case 210 and the second case 220 may include grooves for electrode leads 212 and 222 formed at outer peripheral portions 201 and 201 ′ where the electrode leads 310 respectively connected to the electrode tabs are extruded. Each includes.
  • the electrode lead grooves 212 and 222 have a structure indented inwardly so that the electrode lead 310 is interposed therebetween, and the first accommodating portion 211 and the second case 220 of the first case 210 are respectively. Has a structure in communication with the second receiving portion 221 of the.
  • the depth at which the electrode lead grooves 212 and 222 are indented is the same, and the sum D3 of the depth at which the electrode lead grooves 212 and 222 are indented is determined with respect to the thickness T1 of the electrode lead 310. It is about 50% in size.
  • 4 to 5 are schematic diagrams schematically showing a battery case structure of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • the battery case 400 includes a first case 410 and a second case 420, and electrode tabs protrude from the first case 410 and the second case 420.
  • One outer peripheral portion 402, 402 ′ facing the outer peripheral portions 401, 401 ′ is formed as a separate member separated from each other.
  • the battery case 500 includes a first case 510 and a second case 520, and the first case 510 is an outer peripheral part connected to the second case 520. Adjacent to 502, an inner circumferential surface 513 having an inclined structure is included.
  • the battery cell according to the present invention has a complicated structure by configuring the battery case as a first case and a second case in which the first accommodating part and the second accommodating part having different sizes or shapes are formed.
  • the battery case can be processed more easily, thereby eliminating the defective rate that can occur during the process of the battery case
  • the battery case is formed with a groove for electrode lead having a structure indented inwardly, so that the heat sealing is not performed due to the thickness of the electrode lead in the electrode lead portion of the battery case. It is possible to suppress the occurrence of unheated fusion site, thereby effectively improving the safety of the battery cell Is effective.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은, 일 방향으로 배열된 하나 또는 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서, 상기 전지셀들 사이에 개재되는 하나 또는 둘 이상의 전지셀 고정용 지그들; 상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및 상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부;를 포함하고 있고, 상기 전지셀 고정용 지그 각각은, 전지셀에 대면하는 일면에, 전지셀이 수납된 상태로 고정되도록, 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전지셀용 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치를 제공한다.

Description

수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀
본 발명은 수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
도 1에는 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은, 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극 리드들(140, 141), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드들(140, 141)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드들(140, 141)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.
전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지 외층/차단성의 금속층/열용융성 수지 실란트층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극 리드들(140, 141)이 돌출되어 있으므로 전극 리드들(140, 141)의 두께 및 전지케이스(120) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드들(140, 141)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.
최근에는 다양한 구조 내지 크기를 갖는 디바이스 내의 전지셀 탑재 공간을 최대한 활용함으로써, 이차전지의 용량을 최대화할 수 있도록, 상이한 크기를 갖는 복수의 단위셀들을 포함하는 전지셀에 대한 연구가 활발해지고 있다.
이와 관련하여, 일반적으로 파우치형 전지셀을 구성하는 전지케이스의 수납부는 딥 드로잉(deep drawing) 가공법에 의해 제조된다. 딥 드로잉 가공법은 평판으로부터 이음부 없이 중공 용기를 만드는 대표적인 성형법으로, 다이 표면상에 위치시킨 소재판을 펀치로 가압하여 소성 가공하는 성형 방법을 말한다.
딥 드로잉 가공법은, 판재로부터 최종 중공 케이스를 일련의 연속적인 공정에 의해 제조할 수 있으므로 공정의 효율성이 높다는 장점을 가지고 있으나, 금형의 형상에 따라 금속 판재 각 부위의 연신 정도가 다르게 되며, 경우에 따라, 판재의 허용 연신율 범위를 벗어날 경우 귀터짐 현상이 발생할 수 있어, 이러한 딥 드로잉 가공법에 의해 가공할 수 있는 형상의 한계가 존재하게 된다.
특히, 이러한 문제점은 상기 복수의 단위셀들의 외형에 대응하는 복잡한 구조의 수납부를 형성하는 과정에서, 파우치형 전지케이스의 소재 특성으로 인해 더욱 악화될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 파우치형 전지케이스는 전극 리드들과의 사이에 절연필름을 개재한 상태에서 열융착하더라도, 상기 전극 리드들이 갖는 두께로 인해, 상기 전극 리드들이 위치하는 부위에서, 미열융착 부위가 형성될 수 있다.
이는 상대적으로 상기 전극 리드 부위에서, 전지케이스의 밀봉성을 저하시키며, 전극과 전해액의 반응에 의해 발생한 가스로 인해, 전지셀이 부풀어 오르는 스웰링 현상이 발생하는 경우, 상기 전극 리드 부위의 미열융착 부위에 가스의 압력이 집중되어, 상기 전지케이스를 손상시키고, 나아가 안전성을 저하시키는 문제점을 발생시킬 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지케이스를 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 구성함으로써, 복잡한 구조를 갖는 전극조립체의 외면 형상에 대응해, 하나의 수납부를 복잡한 구조로 형성할 필요가 없으므로, 상기 전지케이스를 보다 용이하게 가공할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지케이스의 가공 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 없애거나 저하시킬 수 있으며, 상기 전지케이스는 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전극 리드용 그루브(groove)가 형성되어 있어, 상기 전지케이스의 전극 리드 부위에서, 상기 전극 리드의 두께로 인해 열융착이 이루어지지 않은 미열융착 부위의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 전지셀의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하고 있고, 적어도 일측 외주변 방향으로 돌출된 전극 탭들을 포함하는 전극조립체; 및
상기 전극조립체를 수납할 수 있도록, 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있으며, 상기 전극 탭들에 연결된 전극 리드들이 외주변 방향으로 돌출된 상태에서, 외주변 부위가 열융착에 의해 밀봉되는 전지케이스;
를 포함하고 있고,
상기 전극 리드들이 돌출되는 전지케이스의 외주변 부위에는 전극 리드들이 개재되도록 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전극 리드용 그루브(groove)가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 복잡한 구조를 갖는 전극조립체의 외면 형상에 대응해, 하나의 수납부를 복잡한 구조로 형성할 필요가 없으므로, 상기 전지케이스를 보다 용이하게 가공할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지케이스의 가공 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 없애거나 저하시킬 수 있으며, 상기 전극 리드용 그루브로 인해, 상기 전지케이스의 전극 리드 부위에서, 상기 전극 리드의 두께로 인해 열융착이 이루어지지 않은 미열융착 부위의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 전지셀의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 상기 효과를 발휘할 수 있는 것이라면, 그 소재 내지 구조가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 수납부 가공의 용이성, 열융착에 의한 밀봉의 용이성, 전지셀의 경량화 등을 고려하였을 때, 금속층과 수지층의 라미네이트 시트로 이루어진 구조일 수 있다.
또한, 상기 전지케이스는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 일측 외주변 부위에서 상호 연결된 일 단위의 부재로 형성되어 있으며, 제 1 수납부와 제 2 수납부가 전극조립체를 수납하도록, 상기 일측 외주변을 중심으로 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 절곡된 상태에서 나머지 외주변이 열융착에 의해 밀봉되는 구조일 수 있다.
즉, 상기 전지케이스는 일 단위의 평판형 라미네이트 시트에 각각 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부 및 제 2 수납부를 형성함으로써, 일측 외주변 부위에서 상호 연결된 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 케이스와 제 2 케이스를 각각 별도로 형성하기 위해 소요되는 라미네이트 시트의 일부 가공 공정을 생략할 수 있으므로, 상기 전지케이스를 제조하는데 소요되는 시간을 절약할 수 있으며, 상호 연결된 일 단위의 부재로 이루어져 있으므로, 전지케이스의 구조적 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 경우에, 상기 일 단위의 부재로 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 상호 연결된 일측 외주변 부위에서, 제 1 수납부와 제 2 수납부 사이의 거리는 1.0 밀리미터 내지 2.0 밀리미터일 수 있으며, 보다 상세하게는, 1.1 밀리미터 내지 1.7 밀리미터일 수 있다.
만일, 상기 일 단위의 부재로 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 상호 연결된 일측 외주변 부위에서, 제 1 수납부와 제 2 수납부 사이의 거리가 상기 범위를 벗어나, 지나치게 좁을 경우에는, 딥 드로잉 가공법에 의해 상기 제 1 수납부와 제 2 수납부를 형성하는 과정에서, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스의 소재 특성상 제 1 케이스와 제 2 케이스가 상호 연결된 일측 외주변 부위에서 일어나는 연신으로 인해, 상기 전지케이스 부위가 손상되거나, 두께가 얇아져 구조적 안정성 내지 안전성 저하를 초래할 수 있는 문제점이 있다.
이와 반대로, 상기 일 단위의 부재로 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 상호 연결된 일측 외주변 부위에서, 제 1 수납부와 제 2 수납부 사이의 거리가 상기 범위를 벗어나, 지나치게 넓을 경우에는, 상기 전지케이스의 외주변 부위에 대한 열융착 과정에서 실링부가 지나치게 큰 크기로 형성될 수 있으며, 이로 인해, 상기 불필요한 실링부의 일 부위를 제거하기 위한 추가적인 공정이 소요되거나, 전지셀의 전체적인 크기가 증가해, 상기 전지셀이 적용되는 디바이스의 탑재 공간에 제약이 발생할 수 있다.
한편, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 상호 독립된 부재들로 이루어져 있고, 상기 부재들의 모든 외주변이 열융착에 의해 밀봉되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 각각 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부와 제 2 수납부를 각각 포함하고 있으므로, 상기 제 1 수납부와 제 2 수납부들을 보다 다양하게 구성하고, 이를 전극조립체의 크기 또는 형상에 따라, 선택적으로 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 수납부, 또는 제 2 수납부, 또는 제 1 수납부 및 제 2 수납부는 수직 단면상 외측 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 경사 구조로 이루어진 적어도 하나의 내주면을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 수납부 또는 제 2 수납부에 수납되는 전극조립체 부위가 계단 형상의 단차 구조 또는 경사 구조와 같은 비정형적인 구조를 추가적으로 더 포함하더라도, 상기 구조에 따른 수납부들을 별도로 형성할 필요 없이, 보다 용이하게 적용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스, 또는 제 2 케이스, 또는 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 외주변 부위에 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 전지케이스는 전극 리드들이 돌출되는 외주변 부위에 전극 리드들이 개재되도록 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전극 리드용 그루브가 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 보다 상세하게는, 상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스와 제 2 케이스 중에서, 하나의 전지케이스 외주변 부위에만 형성되어 있거나, 상기 제 1 케이스와 제 2 케이스의 서로 대응되는 위주변 부위에 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 외주변 부위에 각각 형성되어 있고;
상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합은 전극 리드의 두께에 비해 상대적으로 작은 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 외주변 부위에 각각 형성됨으로써, 하나의 케이스 외주변 부위에만 형성된 경우에 비해, 낮은 깊이로 만입될 수 있으므로, 딥 드로잉 가공법과 같은 방법을 통해 전극 리드용 그루브를 형성하는 과정에서, 상기 전지케이스 외주변 부위에 발생할 수 있는 손상 내지 불량을 효과적으로 예방할 수 있다.
또한, 상기 제 1 케이스와 제 2 케이스에 각각 형성된 전극 리드용 그루브들의 만입된 깊이의 합은 전극 리드의 두께에 비해 상대적으로 작은 구조로 이루어짐으로써, 열융착에 의한 밀봉시 상기 외주변 부위가 적절하게 연신됨으로써, 보다 깔끔한 외관을 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합은 전극 리드의 두께에 대해 50% 내지 99%의 크기로 이루어질 수 있다.
만일, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합이 전극 리드의 두께에 대해 50% 미만일 경우에는, 상기 전극 리드용 그루브를 통한 효과를 발휘하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합이 전극 리드의 두께에 대해 99%를 초과할 경우에는, 상기 전지케이스의 외주변 부위에 대한 열융착 과정에서, 상기 전극 리드용 그루브 부위가 중첩되면서, 주름이 형성되는 등 깔끔한 외관을 형성하기가 용이하지 않을 수 있으며, 이는 상기 열융착에 의해 형성되는 실링부의 절곡과 같은 추가 공정 시, 이러한 실링부의 변형이 용이하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브는 만입된 깊이가 서로 동일한 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지케이스의 외주변 부위에 대한 열융착 과정에서, 상기 제 1 케이스와 제 2 케이스에 각각 형성된 전극 리드용 그루브에 인가되는 온도, 압력과 같은 조건들을 보다 용이하게 조절할 수 있으며, 상기 열융착에 의한 변형 비율이 거의 동일하거나 유사하므로, 상기 부위에서 실링부의 외주면이 보다 깔끔하게 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 제 1 수납부의 내면 형상에 대응되는 구조로 이루어진 제 1 단위셀 및 제 2 수납부의 내면 형상에 대응되는 구조로 이루어진 제 2 단위셀을 포함하는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 전극조립체는 제 1 수납부 및 제 2 수납부의 내면 형상에 대응하여, 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 조합으로 구성될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 구조는 각각 제 1 수납부와 제 2 수납부의 내면 형상에 대응되는 구조로 용이하게 형성될 수 있는 구조라면, 그 구체적인 구조가 크게 제한되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재되도록 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제 1 단위셀, 또는 제 2 단위셀, 또는 제 1 단위셀과 제 2 단위셀은 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 적층된 적층형 구조로 이루어질 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 개재된 상태에서, 일 방향으로 권취된 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제 1 단위셀, 또는 제 2 단위셀, 또는 제 1 단위셀과 제 2 단위셀은 긴 시트 형상으로 이루어진 양극 시트, 분리막 시트, 및 음극 시트가 동시에 일 방향으로 권취된 권취형 구조로 이루어질 수도 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 구조의 단위체들이 분리 시트에 의해 권취된 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제 1 단위셀, 또는 제 2 단위셀, 또는 제 1 단위셀과 제 2 단위셀은 각각 양극판, 분리판, 및 음극판을 포함하는 적층형 단위체들이 긴 시트 형상으로 이루어진 분리 시트에 상에 위치한 상태에서, 일 방향으로 동시에 권취됨으로써, 상기 분리 시트가 각각의 단위체들 사이에 개재된 스택/폴딩형 구조로 이루어질 수도 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 구조의 단위체들이 하나의 분리 시트에 의해 동시에 권취된 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀은 하나의 각각의 단위체들 사이에 상기 분리 시트가 개재된 구조로서, 상기 분리 시트에 의해 동시에 권취되어 상호 연결된 구조일 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전지셀의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 전지케이스의 전극 리드용 그루브 부위에 대한 정면 구조를 확대하여 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4 내지 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 전지케이스의 전극 리드용 그루브 부위에 대한 정면 구조를 확대하여 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2 및 3을 함께 참조하면, 전지케이스(200)는 제 1 케이스(210) 및 제 2 케이스(220)를 포함하고 있으며, 제 1 케이스(210) 및 제 2 케이스(220)는 전극 탭들이 돌출되는 외주변 부위(201, 201')에 대향하는 일측 외주변 부위(202)에서 상호 연결된 일 단위의 부재로 형성되어 있다.
제 1 케이스(210)와 제 2 케이스(220)는 각각 전극조립체를 수납하도록, 내측으로 만입된 구조의 제 1 수납부(211) 및 제 2 수납부(221)를 포함하고 있다.
제 1 수납부(211)와 제 2 수납부(221)는 직육면체 구조로 이루어져 있으며, 전극 탭들의 돌출 방향에 대응하는 길이(L1, L2)가 동일한 반면, 이에 수직인 방향의 폭(W1, W2) 및 깊이(D1, D2)들이 각각 상이한 구조로 이루어져 있고, 보다 상세하게는, 제 1 수납부(211)의 폭(W1) 및 깊이(D1)가 제 2 수납부(221)의 폭(W2) 및 깊이(D2)에 비해 상대적으로 큰 구조로 이루어져 있다.
제 1 케이스(210)와 제 2 케이스(220)는 수납부들(211, 221)이 전극조립체를 수납하도록, 상호 연결된 일측 외주변 부위(202)를 중심으로, 절곡된 상태에서 나머지 외주변이 열융착에 의해 밀봉되는 구조로 이루어져 있다.
제 1 케이스(210)와 제 2 케이스(220)가 상호 연결된 일측 외주변 부위(202)에서, 제 1 수납부(211)와 제 2 수납부(221) 사이의 거리(L3)는 딥 드로잉 가공법에 의한 수납부들(211, 221)의 형성 과정에서, 상호 연결된 일측 외주변 부위(202)에 대한 손상을 방지하는 동시에, 불필요한 실링부 형성을 최소화할 수 있도록, 1.0 밀리미터 내지 2.0 밀리미터의 범위로 형성될 수 있으며, 보다 상세하게는, 1.1 밀리미터 내지 1.7 밀리미터의 범위로 형성될 수 있다.
제 1 케이스(210)와 제 2 케이스(220)는 전극 탭들에 각각 연결되는 전극 리드(310)가 둘출되는 외주변 부위(201, 201')에 형성된 전극 리드용 그루브들(212, 222)을 각각 포함하고 있다.
전극 리드용 그루브들(212, 222)은 전극 리드(310)가 개재되도록 내측으로 만입된 구조로 이루어져 있으며, 각각 제 1 케이스(210)의 제 1 수납부(211) 및 제 2 케이스(220)의 제 2 수납부(221)와 연통되는 구조로 이루어져 있다.
전극 리드용 그루브들(212, 222)이 만입된 깊이는 동일하며, 전극 리드용 그루브들(212, 222)이 만입된 깊이의 합(D3)은 전극 리드(310)의 두께(T1)에 대해 약 50%의 크기로 이루어져 있다.
따라서, 전극 리드(310)가 돌출되는 전지케이스(200)의 외주변들(201, 202')에 대한 열융착시, 전극 리드(310)의 두께(T1)로 인해 열융착이 이루어지지 않은 미열융착 부위의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 전극 리드용 그루브들(212, 222) 부위에서 적절한 연신이 일어나므로, 보다 깔끔한 외관을 형성할 수 있다.
도 4 내지 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 전지케이스 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
우선, 도 4를 참조하면, 전지케이스(400)는 제 1 케이스(410) 및 제 2 케이스(420)를 포함하고 있으며, 제 1 케이스(410) 및 제 2 케이스(420)는 전극 탭들이 돌출되는 외주변 부위(401, 401')에 대향하는 일측 외주변 부위들(402, 402')이 분리된 별도의 부재로 형성되어 있다.
상기 구조를 제외한 나머지 구조는 도 2의 전지케이스와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 전지케이스(500)는 제 1 케이스(510) 및 제 2 케이스(520)를 포함하고 있으며, 제 1 케이스(510)는 제 2 케이스(520)와 상호 연결된 외주변 부위(502)에 인접하여, 경사 구조로 이루어진 내주면(513)을 포함하고 있다.
상기 구조를 제외한 나머지 구조는 도 2의 전지케이스와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스를 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 구성함으로써, 복잡한 구조를 갖는 전극조립체의 외면 형상에 대응해, 하나의 수납부를 복잡한 구조로 형성할 필요가 없으므로, 상기 전지케이스를 보다 용이하게 가공할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지케이스의 가공 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 없애거나 저하시킬 수 있으며, 상기 전지케이스는 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전극 리드용 그루브(groove)가 형성되어 있어, 상기 전지케이스의 전극 리드 부위에서, 상기 전극 리드의 두께로 인해 열융착이 이루어지지 않은 미열융착 부위의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 전지셀의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하고 있고, 적어도 일측 외주변 방향으로 돌출된 전극 탭들을 포함하는 전극조립체; 및
    상기 전극조립체를 수납할 수 있도록, 크기 또는 형상이 서로 상이한 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스로 이루어져 있으며, 상기 전극 탭들에 연결된 전극 리드들이 외주변 방향으로 돌출된 상태에서, 외주변 부위가 열융착에 의해 밀봉되는 전지케이스;
    를 포함하고 있고,
    상기 전극 리드들이 돌출되는 전지케이스의 외주변 부위에는 전극 리드들이 개재되도록 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전극 리드용 그루브(groove)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층의 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 일측 외주변 부위에서 상호 연결된 일 단위의 부재로 형성되어 있으며, 제 1 수납부와 제 2 수납부가 전극조립체를 수납하도록, 상기 일측 외주변을 중심으로 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 절곡된 상태에서 나머지 외주변이 열융착에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 일 단위의 부재로 형성되어 있는 제 1 케이스 및 제 2 케이스가 상호 연결된 일측 외주변 부위에서, 제 1 수납부와 제 2 수납부 사이의 거리는 1.0 밀리미터 내지 2.0 밀리미터인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 케이스 및 제 2 케이스는 상호 독립된 부재들로 이루어져 있고, 상기 부재들의 모든 외주변이 열융착에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 수납부, 또는 제 2 수납부, 또는 제 1 수납부 및 제 2 수납부는 수직 단면상 외측 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 경사 구조로 이루어진 적어도 하나의 내주면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스, 또는 제 2 케이스, 또는 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 외주변 부위에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극 리드용 그루브는 제 1 케이스 및 제 2 케이스의 외주변 부위에 각각 형성되어 있고;
    상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합은 전극 리드의 두께에 비해 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브가 만입된 깊이의 합은 전극 리드의 두께에 대해 50% 내지 99%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브와 제 2 케이스에 형성된 전극 리드용 그루브는 만입된 깊이가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 제 1 수납부의 내면 형상에 대응되는 구조로 이루어진 제 1 단위셀 및 제 2 수납부의 내면 형상에 대응되는 구조로 이루어진 제 2 단위셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재되도록 적층된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 개재된 상태에서, 일 방향으로 권취된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀 중에서, 적어도 하나의 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 구조의 단위체들이 분리 시트에 의해 권취된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀은 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 구조의 단위체들이 하나의 분리 시트에 의해 동시에 권취된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
PCT/KR2017/010841 2016-09-28 2017-09-28 수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀 WO2018062902A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780017120.4A CN108780857B (zh) 2016-09-28 2017-09-28 具有包含收容部和电极引线槽的电池壳的电池单元
EP17856788.9A EP3399569A4 (en) 2016-09-28 2017-09-28 BATTERY CELL COMPRISING A BATTERY BOX COMPRISING A RECEIVING PART AND AN ELECTRODE WIRE GROOVE
US16/076,430 US11855296B2 (en) 2016-09-28 2017-09-28 Battery cell having battery casing with receiving part and electrode lead groove

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160124699A KR20180034903A (ko) 2016-09-28 2016-09-28 수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀
KR10-2016-0124699 2016-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018062902A1 true WO2018062902A1 (ko) 2018-04-05

Family

ID=61763505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/010841 WO2018062902A1 (ko) 2016-09-28 2017-09-28 수납부 및 전극 리드용 그루브를 포함하는 전지케이스를 구비한 전지셀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11855296B2 (ko)
EP (1) EP3399569A4 (ko)
KR (1) KR20180034903A (ko)
CN (1) CN108780857B (ko)
WO (1) WO2018062902A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4164038A4 (en) * 2020-07-02 2023-09-20 Ningde Amperex Technology Limited ELECTROCHEMICAL DEVICE AND ELECTRICAL DEVICE
CN115189079B (zh) * 2022-06-16 2023-10-03 万向一二三股份公司 一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090051132A (ko) * 2007-11-17 2009-05-21 주식회사 엘지화학 직렬 연결 구조의 고출력 이차전지
KR20120136718A (ko) * 2011-06-09 2012-12-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR20140039349A (ko) * 2012-09-19 2014-04-02 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 이차전지
KR20140100032A (ko) * 2013-02-05 2014-08-14 주식회사 엘지화학 단차 구조를 포함하는 전지셀
KR20160062898A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 엘지화학 서로 다른 크기의 전극조립체를 포함하는 전지셀 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050020357A (ko) 2003-08-22 2005-03-04 삼성에스디아이 주식회사 파우치 케이스 및 이를 구비한 파우치형 이차 전지
KR100571269B1 (ko) 2004-09-22 2006-04-13 삼성에스디아이 주식회사 이차전지용 파우치 및 파우치형 이차전지
WO2010134788A2 (ko) 2009-05-21 2010-11-25 주식회사 엘지화학 내수성 파우치형 이차전지
KR101940362B1 (ko) 2012-02-29 2019-01-18 닛신 세이코 가부시키가이샤 라미네이트식 전지의 외장재, 라미네이트식 전지의 외장재 제조 방법, 라미네이트식 전지의 제조 방법, 및 라미네이트식 전지
JP2014170459A (ja) 2013-03-05 2014-09-18 Toshiba Corp 電子機器および放熱装置
US20170005318A1 (en) * 2014-03-25 2017-01-05 Nec Corporation Laminated-type battery and method for manufacturing the same
KR101725901B1 (ko) * 2014-10-07 2017-04-11 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR101793729B1 (ko) 2014-12-24 2017-11-03 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법
KR102360413B1 (ko) * 2015-02-16 2022-02-09 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20150133165A (ko) 2015-11-12 2015-11-27 주식회사 엘지화학 단차 구조를 포함하는 전지셀

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090051132A (ko) * 2007-11-17 2009-05-21 주식회사 엘지화학 직렬 연결 구조의 고출력 이차전지
KR20120136718A (ko) * 2011-06-09 2012-12-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR20140039349A (ko) * 2012-09-19 2014-04-02 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 이차전지
KR20140100032A (ko) * 2013-02-05 2014-08-14 주식회사 엘지화학 단차 구조를 포함하는 전지셀
KR20160062898A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 엘지화학 서로 다른 크기의 전극조립체를 포함하는 전지셀 및 그의 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3399569A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108780857B (zh) 2022-05-06
US11855296B2 (en) 2023-12-26
EP3399569A1 (en) 2018-11-07
US20190044106A1 (en) 2019-02-07
KR20180034903A (ko) 2018-04-05
EP3399569A4 (en) 2019-03-06
CN108780857A (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014168397A1 (ko) 라운드 코너를 포함하는 전지셀
WO2015122667A1 (ko) 실링부에 홈을 포함하고 있는 파우치형 이차전지
WO2013151249A1 (ko) 계단 구조의 전지셀
WO2013137693A1 (ko) 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
WO2013168980A1 (ko) 비정형 구조의 전지팩
WO2013168948A1 (ko) 비정형 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2014137112A1 (ko) 단차 구조를 포함하는 전지셀
WO2013180482A1 (ko) 전극탭 접합성이 우수한 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀, 디바이스 및 이의 제조방법
WO2010050697A2 (ko) 전지 카트리지와 이를 포함하는 전지모듈
WO2012086855A1 (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
WO2018131788A2 (ko) 파우치형 이차전지 및 파우치 필름 포밍 장치
WO2020204407A1 (ko) 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
WO2014123329A1 (ko) 단차 구조를 포함하는 전지셀
WO2014137120A1 (ko) 젤리롤 타입의 전극 조립체 제조방법 및 젤리롤 타입의 폴리머 이차전지 제조방법
WO2014126338A1 (ko) 안전성이 향상된 신규한 구조의 전지셀
WO2015141920A1 (ko) 비대칭 구조 및 만입 구조를 포함하는 전지셀
WO2014126358A1 (ko) 엇갈린 배열 구조의 전극조립체를 포함하는 전지셀
WO2016056764A1 (ko) 양 방향으로 권취되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2019078447A1 (ko) 균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법
WO2019031702A1 (ko) 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
WO2015037813A2 (ko) 파우치형 케이스, 전지셀 및 전지셀의 제조방법
WO2016056776A1 (ko) 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
WO2015102442A1 (ko) 플렉서블 전지셀
WO2018048133A1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재, 이를 이용한 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
WO2022080673A1 (ko) 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017856788

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017856788

Country of ref document: EP

Effective date: 20180801

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE