WO2018117654A1 - 파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법 Download PDF

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WO2018117654A1
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secondary battery
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김동주
김성엽
김진고
이승노
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Definitions

  • the present invention relates to a pouch type secondary battery and a manufacturing method thereof.
  • Electric vehicles drive electric energy from batteries without a engine, so they do not generate emissions. Since the electric energy is used to drive a vehicle using only the battery, the energy density must be high compared to the volume / weight of the battery. Accordingly, there is a demand for developing a technology for producing high density energy of secondary batteries entering electric vehicles. In addition, in recent years, the demand for extending the life of such a secondary battery is not only strong, but there is a growing need for a technology for maintaining the performance of the battery even when exposed to high temperature for a long time.
  • a pouch type secondary battery may be formed by wrapping an electrode assembly in an exterior material. At this time, the outermost portion of the packaging material in which the electrode assembly is received is sealed to form a sealing portion. When the secondary battery module is assembled while the sealing portion protrudes, the total volume of the secondary battery module is increased by the sealing portion, and the energy density of the secondary battery module may be lowered.
  • Patent Document Korean Registered Patent Publication No. 10-1520153 (2015.05.07)
  • Embodiments of the present invention are to provide a pouch-type secondary battery module and a method of manufacturing the same that can be formed to reduce the sealing portion of the pouch-type secondary battery module to improve the density of the secondary battery module.
  • Embodiments of the present invention are to provide a pouch type secondary battery module and a manufacturing method thereof to reduce the increase in the volume of the sealing portion is formed in close contact with the secondary battery module.
  • Embodiments of the present invention are to provide a pouch type secondary battery module and a method of manufacturing the same to improve the cooling efficiency.
  • a pouch type secondary battery comprising: an outer material accommodating an electrode assembly from which an electrode tab is drawn out, wherein the outer material is disposed on three sides of four perimeters of the pouch type secondary battery.
  • the sealing portion is formed and the contact portion formed on the other side is formed, the portion adjacent to the contact portion of the sealing portion is provided with a pouch-type secondary battery is formed with an extension protruding perpendicular to the contact portion.
  • the contact portion may be formed with a recess along the longitudinal direction.
  • the packaging member Before the packaging member accommodates the electrode assembly therein, the packaging member is formed with a plurality of accommodation spaces for accommodating the electrode assembly and a rounded up convex shape located at intervals between the plurality of housing spaces, and the recessed portion is It may be due to at least a part of the rounding part.
  • the packaging material may include aluminum or an aluminum alloy.
  • an electrode assembly connected to an electrode tab is provided, and a rounded convex shape is formed at a distance between the plurality of receiving spaces accommodating the electrode assembly.
  • the electrode assembly is accommodated so that the electrode tab is drawn out to one of the plurality of housing spaces of the housing material, and the electrode assembly is accommodated in the housing space.
  • a close contact portion is formed to be in close contact with at least one side of the side surface, the exterior member is bonded to a portion other than the close contact portion, and a sealing portion is formed, and a portion adjacent to the close contact portion of the sealing portion is perpendicular to the close contact portion.
  • a press having a convex rounded part is formed in a space between the plurality of accommodation spaces and the accommodation space, and the exterior member may be formed in a sheet form and pressed to the side where the press is located.
  • the rounding part may extend along at least one side of the side of the electrode assembly.
  • the rounding part may be formed to be in close contact with the electrode assembly.
  • the packaging material may include aluminum or an aluminum alloy.
  • Embodiments of the present invention provide a pouch-type secondary battery module and a manufacturing method which can be formed to reduce the volume of the sealing portion of the pouch-type secondary battery module to improve the density of the secondary battery module.
  • Embodiments of the present invention provide a pouch-type secondary battery module and a manufacturing method for reducing the volume increase of the sealing portion is formed in close contact with the secondary battery module.
  • the cooling plate may be disposed on the side of the array direction in which the secondary battery modules are arranged, but also the cooling plate for cooling the secondary battery module may be disposed in a direction perpendicular to the arrangement direction, thereby improving cooling efficiency.
  • the cooling plate for cooling the secondary battery module may be disposed in a direction perpendicular to the arrangement direction, thereby improving cooling efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pouch-type secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a pouch type secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the packaging material and the press according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a view illustrating an electrode assembly disposed in an accommodation space of an exterior packaging material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a view illustrating a state in which a packaging material according to an embodiment of the present invention is bonded along an outer side of an electrode assembly.
  • the secondary battery used in various electric devices such as an electric vehicle may be, for example, a pouch type battery of a lithium ion battery or a lithium polymer battery. Hereinafter, all of these will be referred to as a secondary battery.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pouch type secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view of a pouch-type secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch type secondary battery 10 includes an exterior member 15 accommodating an electrode assembly (reference numeral 11 of FIG. 4) from which the electrode tabs 12a and 12b are drawn out.
  • 15 is a sealing part formed by bonding the exterior member 15 to a portion other than the close contact portion 153 and the close contact portion 153 in close contact with the electrode assembly 11 on at least one side of the electrode assembly 11 ( 151, and the sealing part 151 may include an extension part 152 protruding at a predetermined length L perpendicular to the contact part 153 at a portion adjacent to the contact part 153. have.
  • the secondary battery 10 may include the electrode assembly 11 and the positive electrode tab 12a and the negative electrode tab 12b protruding from the electrode assembly 11 to the outside of the packaging material 15.
  • the electrode assembly 11 may be in the form of a jelly-roll wound in a spiral form by interposing a roll-shaped separator between the positive electrode plate and the negative electrode plate, but the present invention is not limited thereto. It may be.
  • the positive electrode tab 12a and the negative electrode tab 12b may be electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively, and may protrude to both ends of the electrode assembly 11.
  • the present invention is not limited thereto, and the positive electrode tab 12a and the negative electrode tab 12b may protrude from each other at one end of the electrode assembly 11. In an embodiment of the present invention, a case in which the electrode tab 12 protrudes from both ends of the electrode assembly 11 will be described.
  • the packaging material 15 may accommodate the electrode assembly 11 from which the electrode tabs 12a and 12b are drawn out.
  • the exterior member 15 may include aluminum. The use of aluminum in the exterior material 15 can be miniaturized, lightened, and thinned, while also being able to withstand harsh thermal environments and mechanical shocks.
  • a plurality of accommodating spaces 155a may be formed in the exterior material 15, and the electrode assembly 11 may be disposed in the accommodating space 155a. After disposing the electrode assembly 11, the exterior member 15 may be bonded along the outer edge of the electrode assembly 11.
  • the sealing unit 151 may be formed by bonding the exterior member 15 along the outer side of the electrode assembly 11.
  • the sealing part 151 is formed by bonding the exterior member 15, and may be formed along four surfaces around the side surface of the exterior member 15.
  • electrode tabs 12a and 12b may be drawn out of the sealing unit 151 at both ends of the electrode assembly 11.
  • the electrode tabs 12a and 12b may be drawn out at both ends in the length direction of the electrode assembly 11 (that is, the vertical direction in FIG. 2).
  • the present invention is not limited thereto, and when the electrode tabs 12a and 12b protrude from each other at one end of the electrode assembly 11, the electrode tabs 12a and 12b may be sealed at one end of the electrode assembly 11. It may be drawn out of the 151.
  • the volume of the secondary battery module may be increased by the length of the sealing unit 151 is formed. Therefore, the pouch type secondary battery 10 according to the exemplary embodiment of the present invention is not formed along four sides of the side circumference of the electrode assembly 11, and the packaging material 15 is formed on the at least one side of the electrode assembly 11. Is formed to be in close contact with, the volume of the secondary battery module can be reduced.
  • the exterior member 15 may be in close contact with at least one side of the side of the electrode assembly 11.
  • the part in which the exterior member 15 is in close contact with the electrode assembly 11 will be described as the adhesion part 153.
  • the adhesion part 153 may be formed in close contact with the electrode assembly 11. Therefore, when assembling the secondary battery module, the excess portion of the sealing portion 151 is reduced, so that the space that can be formed between adjacent secondary batteries can be reduced. That is, since the exterior member 15 is formed in close contact with one surface of the side surface of the electrode assembly 11 in which the electrode tabs 12a and 12b are not formed, the exterior materials 15 may be in close contact with each other without generating a space. Therefore, when assembling the secondary battery 10, the volume efficiency may increase.
  • the sealing part 151 may include at least one extension part 152 protruding to a predetermined length adjacent to the electrode tabs 12a and 12b.
  • the extension part 152 may protrude to a portion L adjacent to the contact part 153 perpendicular to the contact part 153.
  • the length of the extension 152 may be less than a few mm.
  • the two extension parts 152 may protrude in the same direction, and the electrode tabs 12 may protrude in a direction perpendicular to the protruding direction.
  • the position at which the extension 152 protrudes may protrude from at least one side of the electrode assembly 11 in which the electrode tabs 12a and 12b are not formed.
  • the adhesion part 153 is formed on one surface of the secondary battery 10, whereby the cooling efficiency of the secondary battery 10 can be improved. That is, the close contact portion 153 may be in contact with a cooling plate (not shown) capable of cooling the secondary battery 10.
  • a cooling plate capable of cooling the secondary battery 10.
  • the plurality of secondary batteries 10 are stacked side by side so that the contact portions 153 of the plurality of secondary batteries 10 are positioned downward, and contact the contact portions 153 of the plurality of secondary batteries 10.
  • a cooling plate capable of cooling the secondary battery 10 may be disposed under the side of the battery.
  • the flat cooling plate is in close contact with the contact portion 153. Since the extension portions 152 extend in the vertical direction from the contact portion 153 at both ends of the contact portion 153, the extension portion 152 ) May serve to maintain the placement of the secondary battery 10 with respect to the cooling plate.
  • the grooves which can accommodate the extension part 152 are formed in the cooling plate at regular intervals (the interval at which the secondary battery 10 is arranged), and the extension part 152 is accommodated in the grooves to accommodate the north-west secondary battery. The state in which 10 is disposed on the cooling plate can be maintained.
  • a recess (154 in FIG. 4) may be formed in the middle of the contact portion 153 along the length direction.
  • the recess 154 since the electrode assembly 11 and the packaging material 15 are in close contact with each other than the other part of the adhesion part 153, heat transfer between the electrode assembly 11 and the packaging material 15 may be more efficient. Therefore, the formation of the recess 154 may be more effective for cooling the pouch type secondary battery 10.
  • FIG 3 is a view showing the exterior member 15 and the press mold 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the exterior member 15 may be pressed by the press die 200 to form a shape thereof.
  • the press frame 200 is formed at a distance between the plurality of accommodation spaces 260 including the first accommodation space 260a and the second accommodation space 260b and between the first accommodation space 260a and the second accommodation space 260b. It may include a rounded part 240 formed rounded. In addition, the press mold 200 may include a sealing part 220 to form the sealing part 151 of the exterior member 15.
  • the accommodation space 260 is a space for accommodating the electrode assembly 11 and may have a recessed shape.
  • two receiving spaces 260a and 260b are formed for the shape of the exterior member 15, but the present invention is not limited thereto. That is, in various embodiments of the present invention, the accommodation spaces may be formed in an appropriate number corresponding to the shape of the exterior member 15.
  • the rounding part 240 may be formed at the interval between the respective accommodation spaces 260a and 260b.
  • the rounding part 240 may be formed to protrude convexly in a direction opposite to the recessed direction of the accommodation space 260.
  • the rounding part 240 may be formed convexly curved, for example, the cross section of the rounding pod 240 may have a semicircular shape.
  • the shape of the rounding part 240 is not limited, but when the cross-section of the rounding part 240 is a semi-circular shape, the circumference of the cross-section of the rounding part 240 is a semicircular shape from A to B shown in FIG. 5. It may be the perimeter (d) of.
  • a side is an adjacent side of the 1st accommodating space 260a
  • B side means an adjacent side of the 2nd accommodating space 260b.
  • the top end of the rounding part 240 may be positioned at the same height as or adjacent to the height of the sealing part 220.
  • the rounding part 240 may prevent the exterior member 15 from being destroyed during the pressing process of the exterior member 15. This may minimize the stress concentration that the rounded part 240 receives due to the shape of the rounded part 240 because the rounded part 240 has a convex upward shape. Thereby, the exterior material 15 can be prevented from being destroyed.
  • the exterior member 15 may be provided in the form of a sheet including aluminum or an aluminum alloy, and may be pressed to the side where the press frame 200 is located. Accordingly, the exterior member 15 may be pressed in the shape of the press die 200.
  • 4A is a view illustrating a state in which the electrode assembly 11 is disposed in the accommodation space 155 of the packaging material 15 according to an embodiment of the present invention.
  • 4B is a view illustrating a state in which the exterior member 15 is bonded along the outer side of the electrode assembly 11 according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode assembly 11 when the packaging material 15 is pressed by the press mold 200, the electrode assembly 11 may be accommodated in the accommodation space 155 of the packaging material 15.
  • the space in which the electrode assembly 11 is disposed among the accommodation spaces 155 of the packaging material 15 is the first accommodation space 155a, and the space in which the electrode assembly 11 is not disposed is the second accommodation space. It is referred to as (155b).
  • a shape of the exterior member 15 may be formed, and the electrode assembly 11 may be disposed in the first accommodation space 155a of the exterior member 15.
  • the rounding part 15a may extend along at least one side of the side surfaces of the electrode assembly 11.
  • the rounded portion 15a may be formed to be convex upwardly, for example, the cross section of the rounded portion 15a may have a semi-circular shape. Accordingly, the rounded portion 15a having a convex shape may be spread along one side surface of the electrode assembly 11.
  • the surface in which the rounding part 15a is in close contact may be a surface where the electrode tabs 12a and 12b are not formed. That is, the rounding part 15a may be extended to form the close contact part 153 in close contact with the electrode assembly 11.
  • the concave portion 154 corresponding to the center of the rounded portion 15a may be formed in the close contact portion 153.
  • the shape of the rounded portion 15a is not limited, but when the cross section of the rounded portion 15a is semi-circular, the length of the circumference of the rounded portion 15a in the vertical section with respect to the rounded portion 15a is the circumference of the semicircle. (d). That is, the circumference of the rounded portion 15a may be a semicircular circumference d from A to B shown in FIG. 6A.
  • a side is an adjacent side of the 1st accommodating space 155a
  • B side means an adjacent side of the 2nd accommodating space 155b. Therefore, the rounding part 15a may be a portion formed of curved surfaces from A to B.
  • FIG. Portions other than the contact portion 153 of the rounded portion 15a of the packaging material 15 may be part of the extension portion 152. Since the shape of the rounded portion 15a corresponds to a curved surface, a portion not closely adhered to the electrode assembly 11 when the exterior member 15 is folded as shown in FIG. 6B (a portion of the extension portion 152 adjacent to the adhesion portion 153). May protrude slightly.
  • the second accommodation space 155b may cover the upper side of the electrode assembly 11.
  • the electrode assembly 11 may be enclosed and sealed in the exterior material 20 so that the pouch type secondary battery 10 may be formed.

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Abstract

파우치형 이차 전지를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치형 이차 전지에 있어서, 전극 탭이 인출된 전극 조립체를 수용하는 외장재;를 포함하고, 상기 외장재에 의해 상기 파우치형 이차 전지의 네 측의 둘레 중 세 측에 형성되는 실링부 및 나머지 일 측에 형성되는 밀착부가 형성되고, 상기 실링부 중 상기 밀착부에 인접하는 부분에는 상기 밀착부에 대하여 수직으로 돌출되는 연장부가 형성되는, 파우치형 이차 전지를 제공한다.

Description

파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법
본 발명은 파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
저탄소 녹색성장이 전 세계의 글로벌 이슈로 등장함에 따라 그린에너지 산업이 큰 관심을 받고 있다. 최근에 들어서는 화석 연료 고갈, 이산화탄소 감소 목적으로 전기자동차 또는 신재생 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장장치의 개발이 큰 관심을 받고 있다.
전기자동차는 엔진 없이 배터리를 통한 전기에너지를 주 동력원으로 구동하기 때문에 배출가스가 발생하지 않는다. 전기에너지를 이렇게 배터리만으로 자동차를 구동하므로 배터리가 차지하는 부피/무게 대비 에너지 밀도가 높아야 한다. 이에 따라, 전기자동차에 들어가는 이차 전지의 높은 밀도의 에너지를 내기 위한 기술 개발이 요구되고 있다. 또한, 최근에는 이러한 이차 전지의 수명을 늘이는 것에 대한 요구가 강할 뿐만 아니라, 장시간 고온에 노출되더라도 전지의 성능이 유지될 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다.
일반적인, 파우치형 이차 전지는 전극 조립체를 외장재로 감싸서 형성될 수 있다. 이때, 전극 조립체가 수용되는 외장재의 최외곽 부분을 실링하여 실링부가 형성된다. 실링부가 돌출되어 있는 상태에서 이차 전지 모듈을 조립하게 되면, 실링부에 의해 이차 전지 모듈의 전체 부피가 증가하게 되어, 이차 전지 모듈의 에너지 밀도가 낮아질 수 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌) 한국등록특허공보 제10-1520153호(2015.05.07)
본 발명의 실시예들은 파우치형 이차 전지 모듈의 실링부를 감소되도록 형성하여 이차 전지 모듈의 밀도를 향상시킬 수 있는 파우치형 이차 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 외장재가 이차 전지 모듈에 밀착되어 형성되는 실링부의 부피 증가를 감소하는 파우치형 이차 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 냉각 효율을 향상시키는 파우치형 이차 전지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치형 이차 전지에 있어서, 전극 탭이 인출된 전극 조립체를 수용하는 외장재;를 포함하고, 상기 외장재에 의해 상기 파우치형 이차 전지의 네 측의 둘레 중 세 측에 형성되는 실링부 및 나머지 일 측에 형성되는 밀착부가 형성되고, 상기 실링부 중 상기 밀착부에 인접하는 부분에는 상기 밀착부에 대하여 수직으로 돌출되는 연장부가 형성되는, 파우치형 이차 전지를 제공한다.
상기 밀착부에는 길이 방향을 따라서 오목부가 형성될 수 있다.
상기 외장재가 그 내부에 전극 조립체를 수용하기 전에, 상기 외장재에는 상기 전극 조립체를 수용하는 복수의 수용 공간 및 상기 복수의 수용 공간 간의 간격에 위치하는 위로 볼록한 형상의 라운딩부가 형성되고, 상기 오목부는 상기 라운딩부의 적어도 일부에 의한 것일 수 있다.
상기 외장재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파우치형 이차 전지를 제조하는 방법에 있어서, 전극 탭과 연결된 전극 조립체가 마련되고, 상기 전극 조립체를 수용하는 복수의 수용 공간 간의 간격에 위로 볼록한 형상의 라운딩부가 형성되는 외장재가 형성되고, 상기 외장재의 상기 복수의 수용 공간 중 하나에 상기 전극 탭이 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체가 수용되고, 상기 외장재에는 상기 수용 공간에 상기 전극 조립체가 수용된 상태에서 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일측면에 밀착되는 밀착부가 형성되고, 상기 밀착부 이외의 부분에 상기 외장재가 접합되어 실링부가 형성되고, 상기 실링부 중 상기 밀착부에 인접하는 부분에는 상기 밀착부에 대하여 수직으로 기 결정된 길이로 돌출되는 연장부가 형성되는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.
상기 외장재의 형상을 형성하기 위해, 복수의 수용 공간 및 상기 수용 공간 간의 간격에 위로 볼록한 형상의 라운딩 파트가 형성되는 프레스를 이용하되, 상기 외장재는 시트 형태로 마련되어 상기 프레스가 위치한 측으로 가압될 수 있다.
상기 복수의 수용 공간 중 나머지 하나가 상기 전극 조립체 상을 덮을 때, 상기 라운딩부가 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일측면을 따라 펼쳐질 수 있다.
상기 라운딩부가 펼쳐져 상기 전극 조립체에 밀착되는 밀착부가 형성될 수 있다.
상기 외장재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 파우치형 이차 전지 모듈의 실링부의 부피가 감소되도록 형성하여 이차 전지 모듈의 밀도를 향상시킬 수 있는 파우치형 이차 전지 모듈 및 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 외장재가 이차 전지 모듈에 밀착되어 형성되는 실링부의 부피 증가를 감소하는 파우치형 이차 전지 모듈 및 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 이차 전지 모듈이 배열되는 배열 방향 측에 냉각판이 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 배열 방향과 수직인 방향에도 이차 전지 모듈을 냉각시키는 냉각판이 배치될 수 있어, 냉각 효율을 향상시키는 파우치형 이차 전지 모듈 및 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 모듈의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재 및 프레스를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재의 수용 공간에 전극 조립체가 배치된 모습을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재가 전극 조립체의 외곽을 따라서 접합된 모습을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
전기자동차와 같은 다양한 전기 장치에 사용되는 이차전지는 예를 들면, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지의 파우치형 전지일 수 있다. 이하에서는, 이들을 모두 포함하여 이차 전지라고 지칭한다.
도 1을 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(10)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(10)의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 파우치형 이차 전지(10)는 전극 탭(12a, 12b)이 인출된 전극 조립체(도 4의 도면부호 11)를 수용하는 외장재(15)를 포함하고, 외장재(15)는 전극 조립체(11)의 측면 중 적어도 일측면에는 전극 조립체(11)에 밀착되는 밀착부(153) 및 밀착부(153) 이외의 부분에 외장재(15)가 접합되어 형성하는 실링부(151)를 포함하고, 실링부(151)는 그중 밀착부(153)에 인접하는 부분에 밀착부(153)에 대하여 수직으로 기 결정된 길이(L)로 돌출되는 연장부(152)를 포함할 수 있다.
이차 전지(10)는 전극 조립체(11) 및 전극 조립체(11)에서 외장재(15)의 외부로 돌출되는 양극 탭(12a) 및 음극 탭(12b)을 포함할 수 있다. 전극 조립체(11)는 양극판 및 음극판 사이에 롤 형태의 세퍼레이터를 개재시켜 나선 형태로 권취되는 젤리-롤 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 적층된 스택킹 형태일 수도 있다. 양극 탭(12a) 및 음극 탭(12b)은 각각 양극판 및 음극판과 전기적으로 연결될 수 있으며, 전극 조립체(11)의 양 단으로 돌출될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 양극 탭(12a) 및 음극 탭(12b)은 전극 조립체(11)의 일단에서 상호 이격하여 돌출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 전극 탭(12)이 전극 조립체(11)의 양단에서 돌출된 경우에 대해서 설명한다.
외장재(15)는 전극 탭(12a, 12b)이 인출된 전극 조립체(11)를 수용할 수 있다. 외장재(15)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 외장재(15)에 알루미늄을 사용하는 것은 소형화, 경량화, 박형화를 하는 동시에, 혹독한 열적 환경과 기계적 충격을 견디기 위함일 수 있다. 외장재(15) 내에 움푹 들어간 형상의 복수의 수용 공간(155a; 도 4a 참조)을 형성하고, 수용 공간(155a)에 전극 조립체(11)를 배치시킬 수 있다. 전극 조립체(11)를 배치 시킨 후, 전극 조립체(11)의 외곽을 따라 외장재(15)를 접합할 수 있다.
실링부(151)는 전극 조립체(11)의 외곽을 따라 외장재(15)가 접합되어 형성될 수 있다. 실링부(151)는 외장재(15)가 접합되어 형성되는 것으로, 외장재(15)의 측면 둘레의 4면을 따라 형성될 수 있다. 이 때, 전극 조립체(11)의 양 단에는 전극 탭(12a, 12b)이 실링부(151)의 외측으로 인출될 수 있다. 예를 들어, 전극 탭(12a, 12b)은 전극 조립체(11)의 길이 방향(즉, 도 2에서 수직 방향)으로 양단으로 인출될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 탭(12a, 12b)이 전극 조립체(11)의 일단에서 상호 이격하여 돌출될 경우에는, 전극 조립체(11)의 일단에서 전극 탭(12a, 12b)이 실링부(151)의 외측으로 인출될 수 있다.
여기서, 실링부(151)가 형성되는 길이만큼, 이차 전지 모듈의 부피가 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지 (10)는 전극 조립체(11)의 측면 둘레의 4면을 따라 형성되지 않고, 적어도 하나의 면에서는 외장재(15)가 전극 조립체(11)에 밀착되도록 형성되어, 이차 전지 모듈의 부피가 감소될 수 있다.
외장재(15)는 전극 조립체(11)의 측면 중 적어도 일측면에 밀착될 수 있다. 여기서, 외장재(15)가 전극 조립체(11)에 밀착되는 부분을 밀착부(153)라고 설명하도록 한다. 밀착부(153)는 전극 조립체(11)에 밀착하여 형성될 수 있다. 따라서, 이차 전지 모듈을 조립할 때, 실링부(151)의 잉여 부분이 감소되어, 인접한 이차 전지 간에 형성될 수 있는 공간이 감소될 수 있다. 즉, 외장재(15)가 전극 탭(12a, 12b)이 형성되지 않는 전극 조립체(11)의 측면 중 하나의 면에 밀착되어 형성됨으로써, 인접한 이차 전지 간에 공간이 생기지 않고 서로 밀착할 수 있다. 따라서, 이차 전지(10) 조립 시에, 체적효율이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실링부(151)는 전극 탭(12a, 12b)에 인접하게 기 결정된 길이로 돌출되는 적어도 하나의 연장부(152)를 포함할 수 있다.
여기서, 연장부(152)는 밀착부(153)에 인접하는 부분에 밀착부(153)에 대하여 수직으로 기 결정된 길이(L)로 돌출될 수 있다. 여기서, 연장부(152)의 길이는 수 mm 미만일 수 있다. 2개의 연장부(152)는 같은 방향으로 돌출될 수 있으며, 전극 탭(12)이 돌출된 방향의 수직인 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 연장부(152)가 돌출되는 위치는 전극 탭(12a, 12b)이 형성되지 않는 전극 조립체(11)의 적어도 하나의 측면에서 돌출될 수 있다.
나아가, 이차 전지(10)의 한면에 밀착부(153)가 형성됨으로써, 이차 전지(10)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 밀착부(153)는 이차 전지(10)를 냉각시킬 수 있는 냉각 플레이트(미도시됨) 등과 접할 수 있다. 예를 들어, 복수의 이차 전지(10)의 밀착부(153)가 아래로 위치하도록 나란하게 적층되고, 복수의 이차 전지(10)의 밀착부(153)와 접하도록 복수의 이치 전지(10)의 하측에 이차 전지(10)를 냉각시킬 수 있는 냉각 플레이트가 배치될 수 있다.
또한, 편평한 형상의 냉각 플레이트가 밀착부(153)에 밀착되는데, 밀착부(153)의 양 단에 연장부(152)가 밀착부(153)에서 수직 방향으로 연장되어 있기 때문에, 연장부(152)는 냉각 플레이트에 대해서 이차 전지(10)의 배치를 유지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 냉각 플레이트에 연장부(152)를 수용할 수 있는 홈을 일정 간격(이차 전지(10)가 배치되는 간격)으로 형성하고, 연장부(152)를 홈에 수용함으로써 북수의 이차 전지(10)가 냉각 플레이트 상에 배치된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 밀착부(153)의 중간에는 길이 방향을 따라서 오목부(도 4의 154)가 형성될 수 있다. 오목부(154)에서는 전극 조립체(11)와 외장재(15) 사이가 밀착부(153)의 다른 부분보다 밀착되기 때문에, 전극 조립체(11)와 외장재(15)간의 열전달이 보다 효율적일 수 있다. 따라서, 오목부(154)가 형성되는 것은 파우치형 이차 전지(10)의 냉각에 보다 효과적일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(10)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재(15) 및 프레스 틀(200)을 도시한 도면이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 외장재(15)는 프레스 틀(200)에 의해 프레스되어 그 형상이 성형될 수 있다.
프레스 틀(200)은 제 1 수용 공간(260a) 및 제 2 수용 공간(260b)을 포함하는 복수의 수용 공간(260) 및 제 1 수용 공간(260a) 및 제 2 수용 공간(260b) 간의 간격에 라운드지게 형성된 라운딩 파트(240)를 포함할 수 있다. 또한, 프레스 틀(200)은 외장재(15)의 실링부(151)를 형성하기 위해 실링 파트(220)를 포함할 수 있다.
수용 공간(260)은 전극 조립체(11)가 수용되기 위한 공간으로, 움푹 들어간 형상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 틀(200)은 외장재(15)의 형상을 위하여 2개의 수용 공간(260a, 260b)이 형성되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에서 외장재(15)의 형상에 대응하여 수용 공간은 적정한 개수로 형성될 수 있다.
라운딩 파트(240)는 각각의 수용 공간(260a, 260b) 간의 간격에 형성될 수 있다. 라운딩 파트(240)는 수용 공간(260)의 움푹 들어간 방향과 반대 방향으로 볼록하게 돌출되어 형성될 수 있다. 라운딩 파트(240)가 볼록하게 곡면으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 라운딩 파드(240)의 단면은 반원 형상일 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이 라운딩 파트(240)의 형상은 한정되지 않으나 라운딩 파트(240)의 단면이 반원 형상일 경우, 라운딩 파트(240)의 단면의 둘레는 도 5에 도시된 A에서 B까지의 반원 형상의 둘레(d)일 수 있다. 여기서, A측은 제1 수용 공간(260a)의 인접한 측이며, B측은 제2 수용 공간(260b)의 인접한 측을 의미한다. 라운딩 파트(240)의 최상단은 실링 파트(220)의 높이와 동일한 높이 또는 그에 인접한 높이에 위치할 수 있다.
또한, 라운딩 파트(240)는 외장재(15)를 프레스 공정시에, 외장재(15)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 이는, 라운딩 파트(240)가 위로 볼록한 형상을 가짐으로써, 라운딩 파트(240)가 받게 되는 응력 집중을 라운딩 파트(240)의 형상으로 인해 최소화할 수 있다. 이에 따라, 외장재(15)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
외장재(15)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 시트 형태로 마련될 수 있으며, 프레스 틀(200)이 위치한 측으로 가압될 수 있다. 이에 따라, 외장재(15)가 프레스 틀(200)의 형상으로 프레스될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재(15)의 수용 공간(155)에 전극 조립체(11)가 배치된 모습을 도시한 도면이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장재(15)가 전극 조립체(11)의 외곽을 따라서 접합된 모습을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 프레스 틀(200)에 의해 외장재(15)가 프레스되면, 외장재(15)의 수용 공간(155)에 전극 조립체(11)가 수용될 수 있다.
이하의 설명에서는, 외장재(15)의 수용 공간(155) 중 전극 조립체(11)가 배치된 공간을 제1 수용 공간(155a)이고, 전극 조립체(11)가 배치되지 않는 공간을 제2 수용 공간(155b)이라고 한다.
외장재(15)의 형상이 형성되고, 외장재(15)의 제1 수용 공간(155a)에 전극 조립체(11)가 배치될 수 있다.
전극 조립체(11)가 배치되면, 라운딩부(15a)는 전극 조립체(11)의 측면 중 적어도 일측면을 따라 펼쳐질 수 있다.
라운딩부(15a)는 위로 볼록하게 곡면으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 라운딩부(15a)의 단면은 반원 형상일 수도 있다. 이에 따라, 볼록한 형상을 갖는 라운딩부(15a)가 전극 조립체(11)의 일측면을 따라 펼쳐질 수 있다.
여기서, 라운딩부(15a)가 밀착되는 면은 전극 탭(12a, 12b)이 형성되지 않은 면일 수 있다. 즉, 라운딩부(15a)가 펼쳐져 전극 조립체(11)에 밀착되는 밀착부(153)를 형성될 수 있다.
이와 같이, 볼록한 형상을 갖는 라운딩부(15a)가 전극 조립체(11)의 일측면에 밀착되면서, 밀착부(153) 중에 라운딩부(15a)의 중앙에 해당하는 오목부(154)가 형성될 수 있다. 한편, 라운딩부(15a)의 형상은 한정되지 않으나 라운딩부(15a)의 단면이 반원 형상일 경우에는, 라운딩부(15a)에 대한 수직 단면에서 라운딩부(15a)의 둘레의 길이는 반원의 둘레(d)일 수 있다. 즉, 라운딩부(15a)의 둘레는 도 6A에 도시된 A에서 B까지의 반원 형상의 둘레(d)일 수 있다. 여기서, A측은 제1 수용 공간(155a)의 인접한 측이며, B측은 제2 수용 공간(155b)의 인접한 측을 의미한다. 따라서, 라운딩부(15a)는 A에서 B까지의 곡면으로 이루어진 부분일 수 있다. 외장재(15)의 라운딩부(15a) 중에서 밀착부(153)로 되는 부분 이외의 부분은 연장부(152)의 일부가 될 수 있다. 라운딩부(15a)의 형상이 곡면에 해당하므로, 도 6b와 같이 외장재(15)를 접었을 때 전극 조립체(11)에 밀착되지 않은 부분(연장부(152) 중에서 밀착부(153)에 인접한 부분)에서는 약간 돌출될 수 있다.
라운딩부(15a)가 전극 조립체(11)에 밀착되면, 제2 수용 공간(155b)이 전극 조립체(11)의 상측을 덮을 수 있다.
따라서, 전극 조립체(11)는 외장재(20)에 밀봉 수납되어, 파우치형 이차 전지 (10)가 형성될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
[부호의 설명]
10 : 파우치형 이차 전지
11 : 전극 조립체
12 : 전극 탭
15 : 외장재
15a : 라운딩부
151 : 실링부
152 : 연장부
153 : 밀착부
154 : 오목부
155 : 수용공간

Claims (9)

  1. 파우치형 이차 전지에 있어서,
    전극 탭이 인출된 전극 조립체를 수용하는 외장재;를 포함하고,
    상기 외장재에 의해 상기 파우치형 이차 전지의 네 측의 둘레 중 세 측에 형성되는 실링부 및 나머지 일 측에 형성되는 밀착부가 형성되고,
    상기 실링부 중 상기 밀착부에 인접하는 부분에는 상기 밀착부에 대하여 수직으로 돌출되는 연장부가 형성되는, 파우치형 이차 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀착부에는 길이 방향을 따라서 오목부가 형성되는, 파우치형 이차 전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외장재가 그 내부에 전극 조립체를 수용하기 전에, 상기 외장재에는 상기 전극 조립체를 수용하는 복수의 수용 공간 및 상기 복수의 수용 공간 간의 간격에 위치하는 위로 볼록한 형상의 라운딩부가 형성되고,
    상기 오목부는 상기 라운딩부의 적어도 일부에 의한 것인, 파우치형 이차 전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 파우치형 이차 전지.
  5. 파우치형 이차 전지를 제조하는 방법에 있어서,
    전극 탭과 연결된 전극 조립체가 마련되고,
    상기 전극 조립체를 수용하는 복수의 수용 공간 간의 간격에 위로 볼록한 형상의 라운딩부가 형성되는 외장재가 형성되고,
    상기 외장재의 상기 복수의 수용 공간 중 하나에 상기 전극 탭이 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체가 수용되고,
    상기 외장재에는 상기 수용 공간에 상기 전극 조립체가 수용된 상태에서 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일측면에 밀착되는 밀착부가 형성되고,
    상기 밀착부 이외의 부분에 상기 외장재가 접합되어 실링부가 형성되고,
    상기 실링부 중 상기 밀착부에 인접하는 부분에는 상기 밀착부에 대하여 수직으로 기 결정된 길이로 돌출되는 연장부가 형성되는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 외장재의 형상을 형성하기 위해,
    복수의 수용 공간 및 상기 수용 공간 간의 간격에 위로 볼록한 형상의 라운딩 파트가 형성되는 프레스를 이용하되,
    상기 외장재는 시트 형태로 마련되어 상기 프레스가 위치한 측으로 가압되는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 수용 공간 중 나머지 하나가 상기 전극 조립체 상을 덮을 때, 상기 라운딩부가 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일측면을 따라 펼쳐지는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 라운딩부가 펼쳐져 상기 전극 조립체에 밀착되는 밀착부가 형성되는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 외장재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
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