WO2018084563A2 - 이차전지 - Google Patents

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pressing
pouch case
junction
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송현화
방원규
손미영
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Secondary batteries are widely used in portable electronic devices such as mobile phones, laptops, and camcorders, or widely used as power sources for driving motors of hybrid vehicles.
  • the secondary battery includes an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the electrode assembly is accommodated in the case to perform charging and discharging, and the case is provided with terminals to supply or receive current.
  • the case may be made of a metal plate or pouch.
  • Such a secondary battery When used in a small portable electronic device, there is a demand for a secondary battery having various shapes to fit the size of a battery accommodating part formed in the electronic device. Such a secondary battery is required to have a shape that can be more stably seated inside the battery accommodating part, and has a demand for improved capacity and improved short circuit protection for stability of the secondary battery.
  • This secondary battery is inevitably formed in a curved shape, wrinkles are generated in the curved pouch case, there is a problem in that the capacity improvement of the secondary battery occurs.
  • the space inside the battery accommodating part is very narrow, a short circuit of the secondary battery may easily occur.
  • One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery that can be more stably seated in the battery receiving space, the battery capacity and short circuit protection performance is improved.
  • a secondary battery includes an electrode assembly capable of charging and discharging current, a lead tab electrically connected to the electrode assembly, and an electrode assembly in which at least a portion of an edge is curved to be accommodated.
  • a pouch case extending from an edge of the housing portion and having a bonding portion sealing the housing portion, wherein the bonding portion is bent in a thickness direction of the upper junction portion from which the lead tab is drawn and the accommodation portion, It may include a side joining portion to form a support space between the portion.
  • the upper junction part may be formed in a direction perpendicular to a drawing direction of the lead tab.
  • the support space may be formed in the range of 0.5mm to 2mm.
  • An empty space may be formed inside and one side thereof may be opened to further include an insulation member configured to accommodate the pouch case inside to surround the outside of the pouch case.
  • the side junction portion may further include an insulation guard including a fitting portion fitted to be connected to the side junction.
  • the insulation cover may further include an insulation cover connected to the inside of the insulation guard and having a flat plate covering the pouch case.
  • a secondary battery manufacturing method includes a secondary battery including a pouch case having an electrode assembly and at least a part of a rim side thereof having a curved accommodating portion and a side junction portion extending from the rim side of the accommodating portion. Preparing, seating the receptacle in the insert of the die, fixing the side joint to the seat of the die, pressing a punch between the insert and the seat of the side joint and bending It may include cutting the end portion of the side junction portion.
  • the punch may press the side joint with a pressing groove formed around the insertion portion.
  • the side joints may be fixed to the seating part by pressing with an outer stripper.
  • the receiving portion by pressing the inner stripper may be fixed to the side joint portion adjacent to the receiving portion.
  • the die may include a guide formed around the insertion portion at the same height as the thickness of the accommodation portion.
  • the thickness of the guide may be formed in the range of 0.5mm to 2mm.
  • the pressing groove may be formed to have a smaller width than the inner side of the insertion portion.
  • the punch may be formed to protrude and taper closer to the insertion portion.
  • the secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention may be more stably seated in the battery accommodating space, and the battery capacity and the short circuit prevention performance may be further improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an insulating member for inserting the secondary battery illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an insulation guard coupled along an outer side of the secondary battery illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an insulating cover coupled to the secondary battery shown in FIG. 1.
  • 6 to 9 are views illustrating a bending process of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the secondary battery shown in FIG.
  • the secondary battery 100 may include a pouch case 30 and a lead tab 20 accommodating the electrode assembly 10.
  • the electrode assembly 10 is formed to include a separator 13 interposed between the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the electrode assembly 10 may be stacked.
  • the first electrode 11 may be an anode or a cathode, which will be described using an anode as an example.
  • the second electrode 12 may be formed to have a polarity opposite to that of the first electrode 11 and will be described below using the cathode as an example.
  • the positive electrode 11 includes a positive electrode current collector made of a strip metal thin plate and a positive electrode active material layer coated on one or both sides of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector may be made of a metal material having excellent conductivity, such as an aluminum thin plate.
  • the positive electrode active material layer may be formed of a material in which a binder, a conductive material, and the like are mixed with a lithium oxide.
  • the negative electrode 12 includes a negative electrode current collector made of a strip metal thin plate and a negative electrode active material layer coated on one or both sides of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector may be made of a metal material having excellent conductivity, for example, a copper thin plate.
  • the negative electrode active material layer may be formed of a material in which a binder conductive material is mixed with a negative electrode active material such as a carbon material.
  • the separator 13 is made of a porous material, and may be made of polyolefin, polyethylene, polypropylene, or the like.
  • the lead tab 20 may be electrically connected to the electrode assembly 10 through the electrode tabs 11a and 12a.
  • the lead tab 20 includes a first lead tab 21 and a second lead tab 22.
  • the first lead tab 21 may be connected to the first electrode tab 11a electrically connected to the first electrode 11 of the electrode assembly 10.
  • the second lead tab 22 may be connected to the second electrode tab 12a electrically connected to the second electrode 12 of the electrode assembly 10.
  • the first lead tab 21 and the second lead tab 22 may protrude out of the pouch case 30.
  • the protective tape 23 is wound around the first lead tab 21 and the second lead tab 22. The protective tape 23 can be prevented from being shorted with the pouch case 30.
  • the pouch case 30 may include an accommodating portion 35 and an upper junction portion 38 and a side junction portion 37 formed around the accommodating portion 35.
  • the pouch case 30 may be sealed by the combination of the first plate 30a and the second plate 30b.
  • the first plate 30a and the second plate 30b of the pouch case 30 may be formed in a multilayer sheet structure.
  • the pouch case 30 may be made of a metal sheet or a polymer sheet.
  • the polymer sheet forms an inner surface of the pouch and insulates and heat-bonds, and forms a protective outer surface of the pouch.
  • the polymer sheet may be a nylon sheet, a polyethyleneterephthalate (PET) sheet or a PET-nylon composite sheet.
  • PET polyethyleneterephthalate
  • the metal sheet provides mechanical strength and may be, for example, an aluminum sheet.
  • the accommodating part 31 accommodates the electrode assembly 10 and the electrolyte, and may be formed on any one of the first plate 30a or the second plate 30b of the pouch case 30. At least a portion of the receiving portion 35 may be formed to be curved.
  • the shape of the accommodating part 35 may be variously formed according to the battery accommodating space formed in the electronic device.
  • the side joint portion 37 of the receiving portion 35 may be formed like an arc.
  • the side junctions 37 may not necessarily be formed symmetrically, but may be variously curved.
  • the side joint portion 37 may be bent without wrinkles spaced apart from the receiving portion 35.
  • the secondary battery 100 can secure the size of the electrode assembly 10 as much as the side junctions 37 that are bent in the battery containing space of the limited electronic device, thereby further improving the capacity of the secondary battery 100.
  • the secondary battery 100 may be seated in a limited battery accommodation space, and thus, the secondary battery 100 may be located in the accommodation space without shaking even when the electronic device is moved, thereby stably supplying electricity to the electronic device.
  • the upper junction portion 38 may be formed on the upper portion of the receiving portion 35.
  • the lead tab 20 electrically connected to the electrode assembly 10 is drawn out to the upper junction 38.
  • the width of the upper junction 38 may be smaller than the width of the side junction 37.
  • the side junction portion 37 is bent to be spaced apart from the accommodation portion 35 of the pouch case 30, and thus may be formed larger than the width of the upper junction portion 38.
  • the upper junction portion 38 may be formed perpendicular to the withdrawal direction of the lead tab 20.
  • the upper junction 38 may be formed in a straight line in a direction perpendicular to the lead direction of the lead tab 20.
  • the side junction portion 37 may extend from both sides of the upper junction portion 38 to be formed around the receiving portion 35.
  • the side junction part 37 may be curved and be spaced apart from the receiving part 35.
  • the side joint part 37 is bent in a direction parallel to the thickness direction of the receiving part 35, and is spaced apart from the receiving part 35 to support the space 36 between the receiving part 35 and the side joint part 37. This can be formed. Due to the formation of the support space 36, the length of the side joint portion 37 is longer, so that moisture that may penetrate into the pouch case 30 may be further reduced.
  • the secondary battery may maintain the curved shape more effectively due to the support space 36.
  • the side junction portion 37 by bending the side junction portion 37, the size of the side junction portion 37 is reduced, and the area of the electrode assembly 10 is increased by the area of the reduced side junction portion 37, thereby improving the capacity of the secondary battery 100. Can be.
  • the inner side of the accommodating portion 35 and the bent side joint portion 37 may form the support space 36 in the range of 0.5 mm to 2 mm.
  • the electrode assembly 10 may be damaged in the process of bending the side joint portion 37. In this case, the explosion risk of the secondary battery 100 is increased due to damage to the electrode assembly 10.
  • the width of the support space 36 is formed to be 2 mm or more, the separation distance between the accommodating portion 35 and the side joint portion 37 is large, and the effect of the support space 36 is halved.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an insulating member for inserting the secondary battery illustrated in FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an insulating guard coupled along an outer side of the secondary battery illustrated in FIG. 1
  • FIG. 5 is illustrated in FIG. 1.
  • the insulating member 40, the insulating guard 42, or the insulating cover 44 may be connected to the outside of the pouch case 30.
  • the insulating member 40 may have an empty space formed therein to accommodate the pouch case 30 therein.
  • the insulating member 40 is elastic and one side is open.
  • the secondary battery 100 is inserted into one side of the insulating member 40 to position the insulating member 40 therein, and the lead tab 20 of the secondary battery 100 is one side of the open insulating member 40. Can protrude.
  • the insulating member 40 may be made of polyvinyl chloride, phenol resin and silicone or synthetic rubber. Accordingly, external insulation of the pouch case 30 can be performed, and a short circuit risk can be prevented. In addition, the durability of the secondary battery 100 may be improved by preventing corrosion of the pouch case 30. In addition, it is possible to maintain the support space 36 by maintaining the side junction portion 37 is bent spaced apart from the receiving portion (35). As described above, the support space 36 is formed by the bent side junctions 37, and thereby, the secondary battery 100 may be protected by mitigating an impact that may be applied from the outside.
  • the insulating guard 42 is formed with a fitting portion 42a into which the side joint portion 37 can be inserted.
  • the insulating guard 42 may be formed to be curved along the side junction 37. Therefore, the side joint portion 37 bent to the fitting portion 42a of the insulation guard 42 is fitted, one side of the insulation guard 42 is located in the support space 36, the other side of the bent side joint portion 37 It is located on the outer circumference.
  • the insulating guard 42 may surround and insulate the bent side joints 37 and prevent corrosion of the side joints 37.
  • the support space 36 formed by bending the side joint 37 may be maintained.
  • the insulating guard 42 may be manufactured by injection molding plastic.
  • the insulation cover 44 may further include a flat plate 44a covering the accommodating portion 35 of the pouch case 30 into the insulation protector 42.
  • the insulating cover 44 is connected to one side and the side of the pouch case 30 to insulate the pouch case 30, and a support space formed by the corrosion and bent side joints 37 of the pouch case 30. (36) can be assisted to maintain.
  • the durability of the secondary battery 100 may be reduced by alleviating the damage of the electrode assembly 10 due to the impact applied from the outside through the configuration of the insulating member 40, the insulating guard 42, or the insulating cover 44. It is possible to improve and reduce the risk of insulation and corrosion of the pouch case 30. In addition, maintaining the support space 36 can improve the effect of reducing the impact.
  • 6 to 9 are views illustrating a bending process of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 manufacturing method first, the pouch case 30 is formed with a receiving portion 35 and the curved side junction portion 37 is built in the electrode assembly 10 It may include the step of preparing a secondary battery (100) comprising a.
  • the lead tab 20 may be drawn out from the accommodating part 35, and the upper joint part 38 may be formed in a straight line in a direction perpendicular to the drawing direction of the lead tab 20.
  • a terrace space (not shown) may be formed in which the lead tab 20 and the electrode tabs 11a and 12a protruding from the electrode assembly 10 are connected to the upper junction portion 38.
  • the side junction portion 37 may be formed to be curved to continue from the upper junction 38.
  • the side junction part 37 may be formed at the side of the receiving part 35.
  • the side junctions 37 may be spaced apart at the receiving portion 35 more than the upper junction 38.
  • the method may include mounting the receiving part 35 to the insertion part 212 of the die 210.
  • the receiving portion 35 is seated in the insertion portion 212. Through this, even when the side joint portion 37 is pressed by the punch 230, it is possible to prevent the receiving portion 35 from moving.
  • the insertion part 212 may be formed along the shape of the accommodation part 35. That is, an opening for the lead tab 20 protruding from the accommodation part 35 may be formed on one surface of the insertion part 212.
  • the side junction portion 37 may be fixed to the seating portion 216 of the die 210. If the side junctions 37 are not fixed, wrinkles may occur in the bent side junctions 37. That is, in order to bend the side joint portion 37 without causing wrinkles, the side joint portion 37 is fixed to the seating portion 216 formed in the die 210.
  • the seating portion 216 is formed to be spaced apart from the insertion portion 212.
  • a pressing groove 214 may be formed between the seating portion 216 and the insertion portion 212.
  • the die 210 has an inserting portion 212 formed to receive the receiving portion 35, and the inserting portion 212 may be formed by being recessed on the surface of the die 210.
  • the pressing groove 214 may be formed around the insertion unit 212.
  • the depth of the inserting portion 212 and the pressing groove 214 measured on the surface of the die 210 may be formed the same.
  • the insertion part 212 and the pressing groove 214 may be divided by a guide 213 formed around the insertion part 212.
  • the thickness of the guide 213 may be formed in the range of 0.5mm to 2mm.
  • the seating portion 216 may be formed with a die 210 around the pressing groove 214.
  • the 220 includes an outer stripper 222 and an inner stripper 226.
  • the outer side stripper 222 may fix the side joint portion 37 while pressing the side joint portion 37 seated on the seating portion 216.
  • the inner stripper 226 may fix the secondary battery 100 while pressing the accommodating part 35.
  • the method may include pressing the punch 230 between the inserting portion 212 and the seating portion 216 of the side joint portion 37.
  • the side joint 37 may be stretched while being pressed by the punch 230.
  • the side joint portion 37 is fixed by the outer stripper 222, when the punch 230 is pressed between the seating portion 216 and the insertion portion 212, the side joint portion 37 is the insertion portion While being in close contact with the guide 213 surrounding the side of the 212 is extended along the shape of the punch 230.
  • the punch 230 may protrude and taper toward the insertion unit 212.
  • the extended side joint portion 37 extends along the tapered punch 230 to the seating portion 216.
  • the punch 230 may have a space to allow the inner stripper 226 to be inserted therein.
  • the side joint portion 37 is bent in close contact with the insertion portion 212.
  • the shape of the side joints 37 stretched and pressed by the punch 230 is formed along the shape of the punch 230. Therefore, except for the side joint portion 37 bent in the thickness direction of the receiving portion 35 in close contact with the guide 213, the elongated side joint portion 37 is cut and removed. Through this, the side joint portion 37 may be bent such that there is no wrinkle and is formed to be curved around the accommodating part 35 and spaced apart from the accommodating part 35 to form the support space 36.
  • first electrode 12 second electrode
  • stripper 222 outer stripper

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전류를 충전 및 방전할 수 있는 전극조립체, 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되는 리드탭 및 상기 전극조립체가 내장되며 테두리측의 적어도 일부가 만곡지게 형성되는 수용부 및 상기 수용부의 테두리측에서 연장 형성되며, 상기 수용부를 밀폐하는 접합부를 가지는 파우치 케이스를 포함하고, 상기 접합부는, 상기 리드탭이 인출되는 상부접합부와 상기 수용부의 두께방향으로 절곡되며, 상기 수용부와의 사이에 지지공간을 형성하는 측면접합부를 포함할 수 있다.

Description

이차전지
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 휴대폰이나 노트북 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비한다. 전극조립체는 케이스 내부에 수용되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 단자를 구비하여 전류를 공급하거나 공급받는다. 케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어질 수 있다.
휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용될 경우, 전자기기에 형성된 전지 수용부의 크기에 맞는 다양한 형상의 이차전지가 요구된다. 이러한, 이차전지는 전지 수용부 내부에 보다 안정적으로 안착될 수 있는 형상이 요구되고, 보다 향상된 용량과, 이차전지의 안정성을 위해 보다 향상된 단락 방지의 성능이 요구된다.
이러한 이차전지는 필연적으로 만곡진 형상으로 형성되게 되고, 만곡진 파우치 케이스에는 주름이 발생되어, 이차전지의 용량 향상에 한계가 발생되는 문제가 있다. 또한, 일반적으로 전지 수용부 내부의 공간이 매우 비좁기 때문에 이차전지의 단락이 쉽게 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전지 수용공간에 보다 안정적으로 안착될 수 있고, 전지 용량 및 단락 방지의 성능이 보다 향상된 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전류를 충전 및 방전할 수 있는 전극조립체, 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되는 리드탭 및 상기 전극조립체가 내장되며 테두리측의 적어도 일부가 만곡지게 형성되는 수용부 및 상기 수용부의 테두리측에서 연장 형성되며, 상기 수용부를 밀폐하는 접합부를 가지는 파우치 케이스를 포함하고, 상기 접합부는, 상기 리드탭이 인출되는 상부접합부와 상기 수용부의 두께방향으로 절곡되며, 상기 수용부와의 사이에 지지공간을 형성하는 측면접합부를 포함할 수 있다.
상기 상부접합부는, 상기 리드탭의 인출 방향과 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 지지공간은 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 형성될 수 있다.
내측에 빈 공간이 형성되고 일측이 개방되어, 상기 파우치 케이스를 내측에수용하여 상기 파우치 케이스의 외측을 감싸는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 측면접합부를 따라 형성되며, 상기 측면접합부에 끼워져 연결되는 끼움부를 포함하는 절연보호대를 더 포함할 수 있다.
상기 절연보호대의 내측으로 연결되고, 상기 파우치 케이스를 덮는 평면플레이트를 가지는 절연커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은, 전극조립체를 내장하며 테두리측의 적어도 일부가 만곡진 수용부 및 상기 수용부의 테두리측에서 연장 형성된 측면접합부가 형성된 파우치 케이스를 포함하는 이차전지를 준비하는 단계, 상기 수용부를 다이의 삽입부에 안착시키는 단계, 상기 측면접합부를 상기 다이의 안착부에 고정시키는 단계, 상기 측면접합부의 상기 삽입부와 상기 안착부 사이를 펀치로 누르는 단계 및 절곡된 상기 측면접합부의 단부를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 펀치로 누르는 단계에 있어서, 상기 펀치는, 상기 삽입부 주위로 형성된 가압홈으로 상기 측면접합부를 누를 수 있다.
상기 측면접합부를 고정시키는 단계에 있어서, 상기 측면접합부를, 외측 스트리퍼로 가압하여 상기 안착부에 고정시킬 수 있다.
상기 측면접합부를 고정시키는 단계에 있어서, 상기 수용부를, 내측 스트리퍼로 가압하여 상기 수용부와 인접하는 상기 측면접합부를 고정시킬 수 있다.
상기 다이는, 상기 삽입부의 주위에 상기 수용부의 두께와 동일한 높이로 형성되는 가이드를 포함할 수 있다.
상기 가이드의 두께는 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 형성될 수 있다.
상기 가압홈은, 상기 삽입부의 내측 보다 폭이 작게 형성될 수 있다.
상기 펀치는, 상기 삽입부에 인접할 수록 돌출되어 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전지 수용공간에 보다 안정적으로 안착되고, 전지 용량 및 단락 방지의 성능이 보다 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차전지의 분리 사시도 이다.
도 3은 도 1에 도시한 이차전지를 삽입하는 절연부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 이차전지의 외측을 따라 결합되는 절연보호대를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시한 이차전지에 결합되는 절연커버를 나타낸 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 절곡 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 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.
명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "~위에" 또는 "~상에" 있다고 할 때 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 "~위에" 또는 "~상에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 이차전지의 분리 사시도 이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 이차전지(100)는 전극조립체(10)를 수용하는 파우치 케이스(30) 및 리드탭(20)을 포함할 수 있다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 개재된 세퍼레이터(13)를 포함하여 형성된다. 전극조립체(10)는 적층될 수 있다.
제1 전극(11)은 양극 또는 음극일 수 있으며, 양극을 예로 들어 설명한다. 제2 전극(12)은 제1 전극(11)과 반대되는 극성으로 형성될 수 있으며 이하에서는 음극을 예로 들어 설명한다.
양극(11)은 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 양극 활물질층을 포함한다. 양극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 양극 활물질층은 리튬계 산화물에 바인더, 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 음극(12)은 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 음극 활물질층을 포함한다. 음극 집전체는 도전성이 우수한 금속재 예를들어 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 음극 활물질층은 탄소재 등의 음극 활물질에 바인더 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
리드탭(20)은 전극조립체(10)와 전극탭(11a, 12a)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 리드탭(20)은 제1 리드탭(21)과 제2 리드탭(22)을 포함한다. 제1 리드탭(21)은 전극조립체(10)의 제1 전극(11)과 전기적으로 연결된 제1 전극탭(11a)과 연결될 수 있다. 제2 리드탭(22)은 전극조립체(10)의 제2 전극(12)과 전기적으로 연결된 제2 전극탭(12a)과 연결될 수 있다.
제1 리드탭(21) 및 제2 리드탭(22)은 파우치 케이스(30)의 외부로 돌출될 수 있다. 특히, 제1 리드탭(21) 및 제2 리드탭(22)은 보호 테이프(23)가 감겨져 있다. 보호테이프(23)는 파우치 케이스(30)와 단락되는 것을 방지할 수 있다.
파우치 케이스(30)는 수용부(35) 및 수용부(35) 주위로 형성되는 상부접합부(38) 및 측면접합부(37)를 포함할 수 있다.
파우치 케이스(30)는 제1 판(30a)과 제2 판(30b)의 결합으로 밀폐될 수 있다. 파우치 케이스(30)의 제1 판(30a) 및 제2 판(30b)은 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치 케이스(30)는 금속 시트 또는 폴리머 시트로 이루어질 수 있다. 폴리머 시트는 파우치의 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하고, 파우치의 외면을 형성하여 보호 작용한다. 일례로, 폴리머 시트는 나일론 시트, PET(polyethyleneterephthalate) 시트 또는 PET-나일론 복합 시트일 수 있다. 금속 시트는 기계적인 강도를 제공하며, 일례로 알루미늄 시트일 수 있다.
수용부(31)는 전극조립체(10) 및 전해질을 수용하며, 파우치 케이스(30)의 제1 판(30a) 또는 제2 판(30b) 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 수용부(35)는 테두리측의 적어도 일부가 만곡지게 형성될 수 있다.
예를 들면, 수용부(35)의 형상은 전자기기 내에 형성된 전지 수용공간에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 수용부(35)의 측면접합부(37)는 원호와 같이 형성될 수 있다. 다만, 측면접합부(37)는 반드시 대칭적으로 형성될 필요는 없으며, 다양하게 만곡져 형성될 수 있다. 다만, 측면접합부(37)는 수용부(35)와 이격되어 주름없이 절곡될 수 있다. 이에 따라, 이차전지(100)는 한정된 전자기기의 전지 수용공간내에서 절곡된 측면접합부(37)만큼 전극조립체(10)의 크기를 확보할 수 있어, 이차전지(100)의 용량을 보다 향상 시킬 수 있고, 제한된 전지 수용공간내에 이차전지(100)를 안착시킬 수 있어 전자기기의 이동에도 흔들림 없이 수용공간내에 위치하여, 전자기기에 안정적으로 전기를 공급할 수 있다.
상부접합부(38)는 수용부(35) 상단에 형성될 수 있다. 상부접합부(38)로 전극조립체(10)와 전기적으로 연결된 리드탭(20)이 인출된다. 예를 들면, 상부접합부(38)의 폭은 측면접합부(37)의 폭 보다 작게 형성될 수 있다. 상부접합부(38)와 달리 측면접합부(37)는 파우치 케이스(30)의 수용부(35)에 이격되어 절곡되므로, 상부접합부(38) 폭 보다 크게 형성될 수 있다.
상부접합부(38)는 리드탭(20)의 인출방향과 수직하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상부접합부(38)는 리드탭(20)의 인출방향과 수직한 방향으로 직선으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 수용부(35)의 내부에 형성되는 테라스공간(미도시)을 최대한 줄여 전지 용량을 향상시킬 수 있다.
측면접합부(37)는 상부접합부(38) 양측에서 연장되어 수용부(35) 주위로 형성될 수 있다. 측면접합부(37)는 만곡지게 형성되며 수용부(35)에서 이격되어 절곡될 수 있다. 예를 들면, 측면접합부(37)는 수용부(35) 두께 방향과 나란한 방향으로 절곡되며, 수용부(35)로부터 이격되어 수용부(35)와 측면접합부(37) 사이에 지지공간(36)이 형성될 수 있다. 지지공간(36) 형성으로 인해 측면접합부(37)의 길이는 보다 길게 형성되므로, 파우치 케이스(30)에 침투 할 수 있는 수분을 보다 감소 시킬 수 있다. 또한, 지지공간(36)으로 인해 이차전지는 만곡진 형태를 보다 효과적으로 오래 유지할 수 있다.
또한, 측면접합부(37)를 절곡함으로써, 측면접합부(37)의 크기를 줄이고, 줄어든 측면접합부(37)의 면적만큼 전극조립체(10)의 면적을 늘려, 이차전지(100)의 용량을 향상시킬 수 있다.
수용부(35)와 절곡된 측면접합부(37)의 내측은 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 지지공간(36)을 형성될 수 있다. 예를 들면, 지지공간(36)의 폭을 0.5㎜ 이내로 형성될 경우, 측면접합부(37)를 절곡하는 과정에서, 전극조립체(10)는 손상될 수 있다. 이 경우, 전극조립체(10) 손상으로 이차전지(100)의 폭발 위험은 증가된다. 반대로, 지지공간(36)의 폭을 2㎜ 이상으로 형성될 경우, 수용부(35)와 측면접합부(37) 사이의 이격거리가 커서 지지공간(36)의 효과는 반감된다.
도 3은 도 1에 도시한 이차전지를 삽입하는 절연부재를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시한 이차전지의 외측을 따라 결합되는 절연보호대를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 1에 도시한 이차전지에 결합되는 절연커버를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 파우치 케이스(30) 외측으로 절연부재(40), 절연보호대(42) 또는 절연커버(44)가 연결될 수 있다.
절연부재(40)는 내부에 빈 공간이 형성되어 파우치 케이스(30)를 내부에 수용할 수 있다. 절연부재(40)는 탄성이 있으며 일측은 개방되어 있다. 예를 들면, 이차전지(100)는 절연부재(40) 일측으로 삽입되어 절연부재(40)를 내부에 위치시키고 이차전지(100)의 리드탭(20)은 개방된 절연부재(40)의 일측으로 돌출될 수 있다.
절연부재(40)는 폴리 염화비닐, 페놀수지 및 실리콘 또는 합성 고무로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 파우치 케이스(30)의 외부 절연이 가능하며, 단락 위험을 방지할 수 있다. 또한, 파우치 케이스(30)의 부식을 방지하여 이차전지(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수용부(35)에서 이격되어 절곡된 측면접합부(37)를 유지하여 지지공간(36)을 유지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 절곡된 측면접합부(37)에 의해 지지공간(36)이 형성되며, 이를 통해, 외부에서 가해질 수 있는 충격을 완화시켜 이차전지(100)를 보호할 수 있다.
절연보호대(42)에는 측면접합부(37)가 삽입될 수 있는 끼움부(42a)가 형성되어 있다. 또한, 절연보호대(42)는 측면접합부(37)를 따라 만곡지게 형성될 수 있다. 따라서, 절연보호대(42)의 끼움부(42a)에 절곡된 측면접합부(37)가 끼워져, 절연보호대(42)의 일측은 지지공간(36)에 위치하고, 타측은 절곡된 측면접합부(37)의 외주면에 위치한다.
이를 통해, 절연보호대(42)는 절곡된 측면접합부(37)를 감싸고 절연시키고, 측면접합부(37)의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 측면접합부(37)가 절곡되어 형성된 지지공간(36)은 유지될 수 있다. 예를 들면, 절연보호대(42)는 플라스틱을 사출하여 사출물로 제작될 수 있다.
절연커버(44)는 절연보호대(42) 내측으로 파우치 케이스(30)의 수용부(35)를 덮는 평면플레이트(44a)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 절연커버(44)는 파우치 케이스(30)의 일측 및 측면에 연결되어 파우치 케이스(30)를 절연 시키고 파우치 케이스(30)의 부식 및 절곡된 측면접합부(37)에 의해 형성된 지지공간(36)을 유지할 수 있도록 보조할 수 있다.
전술 한 바와 같이 절연부재(40), 절연보호대(42) 또는 절연커버(44)의 구성을 통해 외부에서 가해지는 충격에 의한 전극조립체(10)의 손상을 완화시켜 이차전지(100)의 내구성을 향상시키고, 파우치 케이스(30)의 절연 및 부식의 위험을 감소시킬 수 있다. 또한, 지지공간(36)을 유지시켜 충격을 감소 시키는 효과를 향상 시킬 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 절곡 과정을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 6 내지 9를 참고하면, 이차전지(100) 제조방법은, 먼저, 전극조립체(10)를 내장하는 수용부(35) 및 만곡진 측면접합부(37)가 형성된 파우치 케이스(30)를 포함하는 이차전지(100)를 준비하는 단계를 포함할 수 있다.
수용부(35)로부터 리드탭(20)이 인출되며, 리드탭(20)의 인출방향과 수직한 방향으로 상부접합부(38)가 직선으로 형성될 수 있다. 상부접합부(38) 내측으로 리드탭(20)과 전극조립체(10)에서 돌출된 전극탭(11a, 12a)이 연결되는 테라스공간(미도시)이 형성될 수 있다. 측면접합부(37)는 상부접합부(38)에서 이어져 만곡지게 형성될 수 있다. 측면접합부(37)는 수용부(35) 측면에 형성될 수 있다. 측면접합부(37)는 상부접합부(38)보다는 수용부(35)에서 더 크게 이격될 수 있다.
다음으로, 수용부(35)를 다이(Die, 210)의 삽입부(212)에 안착시키는 단계를 포함할 수 있다. 만곡지게 형성된 측면접합부(37)를 절곡하기 위해 다이(210)에 삽입부(212)를 형성하고, 삽입부(212)에 수용부(35)를 안착시킨다. 이를 통해, 측면접합부(37)가 펀치(230)에 의해 가압될 경우에도 수용부(35)가 움직이지 않도록 할 수 있다. 삽입부(212)는 수용부(35)의 형상을 따라 형성될 수 있다. 즉, 삽입부(212)의 일면에는 수용부(35)에서 돌출되는 리드탭(20)을 위한 개구가 형성될 수 있다.
다음으로, 측면접합부(37)를 다이(210)의 안착부(216)에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 측면접합부(37)를 고정시키지 않을 경우, 절곡된 측면접합부(37)에 주름이 발생될 수 있다. 즉, 주름을 발생시키지 않고 측면접합부(37)를 절곡하기 위해 측면접합부(37)를 다이(210)에 형성된 안착부(216)에 고정시킨다.
안착부(216)는 삽입부(212)와 이격되어 형성된다. 안착부(216)와 삽입부(212) 사이에는 가압홈(214)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 다이(210)는 수용부(35)가 안착되도록 삽입부(212)가 형성되며, 삽입부(212)는 다이(210) 표면에서 움푹 패여져 형성될 수 있다. 삽입부(212) 주위로 가압홈(214)이 형성될 수 있다. 다이(210)의 표면에서 측정되는 삽입부(212)와 가압홈(214)의 깊이는 동일하게 형성될 수 있다. 삽입부(212)와 가압홈(214)는 삽입부(212) 주위로 형성되는 가이드(213)에 의해 구분될 수 있다. 가이드(213)의 두께는 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 형성될 수 있다. 안착부(216)는 가압홈(214) 주위의 다이(210) 형성될 수 있다.
(220)는 외측스트리퍼(222)와 내측스트리퍼(226)를 포함한다. 외측스트리퍼(222)가 안착부(216)에 안착된 측면접합부(37)를 누르면서 측면접합부(37)를 고정시킬 수 있다. 내측스트리퍼(226)는 수용부(35)를 누르면서 이차전지(100)를 고정시킬 수 있다.
다음으로, 측면접합부(37)의 삽입부(212)와 안착부(216) 사이를 펀치(230)로 누르는 단계를 포함할 수 있다.
측면접합부(37)는 펀치(230)에 의해 눌리면서 늘어날 수 있다. 예를 들면, 측면접합부(37)는 외측스트리퍼(222)에 의해 고정되어 있으며, 펀치(230)가 안착부(216)와 삽입부(212) 사이를 누르게 되면, 측면접합부(37)는 삽입부(212)의 측면을 둘러싸는 가이드(213)에 밀착되면서 펀치(230)의 형상을 따라 늘어나게 된다. 이때, 펀치(230)는 삽입부(212)에 인접할수록 돌출되어 테이퍼지게 형성될 수 있다. 따라서, 늘어난 측면접합부(37)는, 테이퍼진 펀치(230)를 따라 안착부(216)까지 이어진다.
측면접합부(37)를 절곡하게 될 때, 측면접합부(37)의 외주면에 길이가 축소되면서 주름이 발생된다. 따라서, 측면접합부(37)를 펀치(230)로 가압시켜 늘리면서 가이드(213)에 밀착시킬 경우에는 측면접합부(37)에는 주름이 발생되지 않는 효과가 있다. 펀치(230)는 내측스트리퍼(226)가 내부에 삽입될 수 있도록 공간이 형성될 수 있다.
다음으로, 삽입부(212)에 밀착되어 절곡된 측면접합부(37)의 단부를 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 펀치(230)에 의해 늘어나고 가압된 측면접합부(37)의 형상은 펀치(230)의 형상을 따라 형성된다. 따라서, 가이드(213)에 밀착하여 수용부(35)의 두께 방향으로 절곡된 측면접합부(37)를 제외하고, 늘어난 측면접합부(37)를 절단하여 제거한다. 이를 통해, 주름이 없고, 수용부(35)의 주위에서 만곡지게 형성되며 수용부(35)와 이격되어 지지공간(36)이 형성되도록 측면접합부(37)를 절곡할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
- 부호의 설명 -
100: 이차전지 10: 전극조립체
11: 제1 전극 12: 제2 전극
11a: 제1 전극탭 12a: 제2 전극탭
13: 세퍼레이터 20: 리드탭
21: 제1 리드탭 22: 제2 리드탭
23: 보호테이프 30: 파우치 케이스
35: 수용부 36: 지지공간
37: 측면접합부 38: 상부접합부
40: 절연부재 42: 절연보호대
42a: 끼움부 44: 절연커버
44a: 평면플레이트 210: 다이
212: 삽입부 213: 가이드
214: 가압홈 216: 안착부
220: 스트리퍼 222: 외측스트리퍼
226: 내측스트리퍼 230: 펀치

Claims (14)

  1. 전류를 충전 및 방전할 수 있는 전극조립체;
    상기 전극조립체와 전기적으로 연결되는 리드탭; 및
    상기 전극조립체가 내장되며 테두리측의 적어도 일부가 만곡지게 형성되는 수용부 및 상기 수용부의 테두리측에서 연장 형성되며, 상기 수용부를 밀폐하는 접합부를 가지는 파우치 케이스를 포함하고,
    상기 접합부는,
    상기 리드탭이 인출되는 상부접합부와 상기 수용부의 두께방향으로 절곡되며, 상기 수용부와의 사이에 지지공간을 형성하는 측면접합부를 포함하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부접합부는,
    상기 리드탭의 인출 방향과 수직한 방향으로 형성되는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지공간은 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 형성되는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내측에 빈 공간이 형성되고 일측이 개방되어, 상기 파우치 케이스를 내측에수용하여 상기 파우치 케이스의 외측을 감싸는 절연부재를 더 포함하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면접합부를 따라 형성되며, 상기 측면접합부에 끼워져 연결되는 끼움부를 포함하는 절연보호대를 더 포함하는 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연보호대의 내측으로 연결되고, 상기 파우치 케이스를 덮는 평면플레이트를 가지는 절연커버를 더 포함하는 이차전지.
  7. 전극조립체를 내장하며 테두리측의 적어도 일부가 만곡진 수용부 및 상기 수용부의 테두리측에서 연장 형성된 측면접합부가 형성된 파우치 케이스를 포함하는 이차전지를 준비하는 단계;
    상기 수용부를 다이의 삽입부에 안착시키는 단계;
    상기 측면접합부를 상기 다이의 안착부에 고정시키는 단계;
    상기 측면접합부의 상기 삽입부와 상기 안착부 사이를 펀치로 누르는 단계; 및
    절곡된 상기 측면접합부의 단부를 절단하는 단계를 포함하는 이차전지 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펀치로 누르는 단계에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 삽입부 주위로 형성된 가압홈으로 상기 측면접합부를 누르는 이차전지 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 측면접합부를 고정시키는 단계에 있어서,
    상기 측면접합부를, 외측 스트리퍼로 가압하여 상기 안착부에 고정시키는 이차전지 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 측면접합부를 고정시키는 단계에 있어서,
    상기 수용부를, 내측 스트리퍼로 가압하여 상기 수용부와 인접하는 상기 측면접합부를 고정시키는 이차전지 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 다이는,
    상기 삽입부의 주위에 상기 수용부의 두께와 동일한 높이로 형성되는 가이드를 포함하는 이차전지 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가이드의 두께는 0.5㎜ 내지 2㎜ 범위로 형성되는 이차전지 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 가압홈은,
    상기 삽입부의 내측 보다 폭이 작게 형성되는 이차전지 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 삽입부에 인접할 수록 돌출되어 테이퍼지게 형성된 이차전지 제조방법.
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