WO2022098024A1 - 주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법 - Google Patents

주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전지케이스용 시트의 주행 방향인 제1방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 교대로 형성되고, 상기 전극조립체 수납부의 장변은 상기 제1방향과 평행하고, 상기 전극조립체 수납부의 단변은 상기 제1방향에 대해 수직인 제2방향과 평행하며, 상기 제1방향과 평행한 상기 전극조립체 수납부의 양측 장변을 따라 실링 예정부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법에 대한 것이다. (대표도) 도 4

Description

주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법
본 출원은 2020년 11월 3일자 한국 특허 출원 제 2020-0145023 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법에 대한 것이다. 구체적으로, 길이가 한정된 파우치형 전지케이스용 시트에 큰 크기의 전극조립체 수납부 및 많은 가스를 포집할 수 있는 가스 포켓부를 형성시킬 수 있도록, 주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기 오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
전지자동차나 전력저장시스템(ESS)에 사용되는 리튬 이차전지는 고용량 및 고출력이 가능한 형태로 제조되어야 하는 바, 예를 들어, 전지팩 내의 전지셀들을 연결하기 위한 부자재를 줄일 필요가 있다. 또한, 전지셀의 크기를 증가시킴으로써 에너지밀도가 높은 전지팩을 제조할 수 있다.
상기 리튬 이차전지는 전지케이스의 소재 및 형태에 따라 금속 캔에 전극조립체를 내장하는 원통형 전지셀과 각형 전지셀, 그리고 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스에 전극조립체를 내장하는 파우치형 전지셀로 분류될 수 있으며, 상기 파우치형 전지셀은 형태 변형이 자유롭고 에너지 밀도가 높은 장점이 있다.
상기 파우치형 전지셀은 전지케이스용 시트에 전극조립체 수납부를 성형하고 상기 전극조립체 수납부의 외주변을 열융착하여 실링하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 전지케이스용 시트는 롤 형태로 권취된 형태로 공급되기 때문에, 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향으로 전극조립체 수납부의 크기를 늘리는 데에는 문제가 없으나, 상기 전지케이스용 시트의 롤 폭 방향으로 전극조립체 수납부의 크기를 늘리는 데에는 한계가 있다.
구체적으로, 고용량의 전지셀을 제조하기 위하여 전지셀의 크기가 증가함에 따라, 예를 들어, 상기 파우치형 전지셀의 장변이 500 ㎜ 이상으로 제조되는 경우에는, 상기 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라 전극조립체 수납부와 가스 포켓부를 형성하는 경우, 상기 전극조립체 수납부의 길이를 늘리는데 한계가 있다.
또한, 전지셀의 크기 증가에 따라 전극조립체에서 발생하는 가스의 양도 증가되기 때문에, 가스 포켓부의 크기도 어느 정도 이상 확보할 필요가 있는데, 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라 가스 포켓부를 형성하는 경우, 상기 가스 포켓부의 크기에도 제한이 발생한다.
이와 같이, 종래의 전지케이스용 시트 롤의 폭 크기에 변경이 없음에도, 고용량의 전지셀에 대한 수요가 증가하고 있는 바, 큰 사이즈의 파우치형 전지셀을 제조하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 종래의 전지케이스용 시트 롤을 사용하여 큰 사이즈의 파우치형 전지케이스를 제조하고, 전지셀의 크기 증가에 따라 가스 포켓부의 크기도 함께 늘림으로써, 완성된 파우치형 전지셀 내부에 잔존하는 가스의 양을 줄일 수 있도록, 주행 방향을 따라 가스 포켓부가 형성되는 전지케이스용 시트, 이를 이용하여 제조된 전지셀, 및 상기 전지셀 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 전지케이스용 시트는, 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향인 제1방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 교대로 형성되고, 상기 전극조립체 수납부의 장변은 상기 제1방향과 평행하고, 상기 전극조립체 수납부의 단변은 상기 제1방향에 대해 수직인 제2방향과 평행하며, 상기 제1방향과 평행한 상기 전극조립체 수납부의 양측 장변을 따라 실링 예정부가 형성될 수 있다.
본원발명에 따른 전지케이스용 시트에 있어서, 상기 전극조립체 수납부는 제1수납부이고, 상기 제1수납부는 상기 전지케이스용 시트의 제1방향 중심축을 기준으로 어느 일측에 형성될 수 있다.
본원발명에 따른 전지케이스용 시트에 있어서, 상기 전극조립체 수납부는 제1수납부 및 제2수납부를 포함하고, 상기 제1수납부 및 제2수납부는 상기 전지케이스용 시트의 제1방향 중심축을 기준으로 양측 각각에 형성될 수 있다.
본원발명에 따른 전지케이스용 시트에 있어서, 상기 전지케이스용 시트는, 상기 제1방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 교대로 배치되는 하나의 전지케이스 성형라인이 형성되고, 상기 제2방향을 따라 형성되는 2개 이상의 상기 전지케이스 성형라인을 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 전지케이스용 시트에 있어서, 상기 가스 포켓부와 상기 전극조립체 수납부 사이에는 전극리드가 노출될 수 있도록 개구가 형성될 수 있다.
본원발명은, 상기 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 제1실시예에 따른 전지셀을 제공하는 바, 상기 전지셀은, 전극조립체 수납부의 양측 단변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 양방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고, 상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 전극리드가 노출되도록 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구의 주변 중 적어도 일부에는 실링부가 형성될 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 제2실시예에 따른 전지셀을 제공하는 바, 상기 전지셀은, 상기 가스 포켓부와 인접하지 않는 전극조립체 수납부의 일측 단변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 단방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고, 상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 가스 이동 통로가 형성될 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 제3실시예에 따른 전지셀을 제공하는 바, 상기 전지셀은, 상기 전극조립체 수납부의 장변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 단방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고, 상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 가스 이동 통로가 형성될 수 있다.
상기 제1실시예에 따른 전지셀의 제조방법으로서, 전지케이스용 시트에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 성형하는 단계, 상기 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 개구를 형성하는 단계, 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계, 및 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하는 단계를 포함하고, 상기 전극조립체 수납부와 상기 가스 포켓부는 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향을 따라 교대로 형성될 수 있다.
또한, 상기 개구를 통해 상기 전극조립체의 전극리드가 노출될 수 있다.
상기 제2실시예 또는 상기 제3실시예에 따른 전지셀의 제조방법으로서, 전지케이스용 시트에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 성형하는 단계, 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계, 및 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하는 단계를 포함하고, 상기 전극조립체 수납부와 상기 가스 포켓부는 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향을 따라 교대로 형성될 수 있다.
상기 제1실시예에 따른 전지셀의 제조방법에서, 상기 실링하는 단계 이후에, 상기 개구를 통해 노출된 전극리드의 양측에 실링부를 형성한 후 상기 가스 포켓부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 전지케이스용 시트의 주행 방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 형성하기 때문에, 종래에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라 나란히 형성되는 경우보다, 전극조립체 수납부의 단변 길이를 증가할 수 있다.
또한, 전지케이스용 시트의 주행 방향을 따라 가스 포켓부를 형성할 수 있는 바, 상기 가스 포켓부의 크기를 넓게 확보할 수 있다.
따라서, 초기 충방전에서 발생한 가스를 포집할 수 있는 공간을 넓게 확보할 수 있기 때문에, 파우치형 전지셀 내부에 잔존하는 가스의 양을 줄일 수 있다.
또한, 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 개구를 형성함으로써 양방향 전극조립체를 사용할 수 있다.
또한, 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라, 전극조립체 수납부와 가스 포켓부가 교대로 배열되는 전지케이스 성형라인이 복수의 개수로 형성될 수 있다.
도 1은 가스 포켓부와 제1수납부가 형성된 전지케이스용 시트의 부분 사시도이다.
도 2는 가스포켓부와 제1수납부 및 제2수납부가 형성된 전지케이스용 시트의 부분 사시도이다.
도 3은 2개의 전지케이스 성형라인이 형성된 전지케이스용 시트의 부분 평면도이다.
도 4는 개구가 형성된 전지케이스에 양방향 전극조립체가 수용된 파우치형 전지셀이다.
도 5는 전지케이스에 단방향 전극조립체가 수용된 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 6은 본원발명에 따른 전지셀 제조방법이다.
도 7은 도 6에 가스 포켓부를 제거하는 단계가 더 추가된 전지셀 제조방법이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
본원발명에 따른 전지케이스용 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분차단성의 금속층, 및 열융착성의 내부 수지층이 적층 구조로 이루어진 라미네이트 시트일 수 있다. 또는, 상기 전지케이스용 시트는, 상기 외부 수지층과 금속층 사이, 및 상기 금속층과 상기 내부 수지층 사이에 접착층이 더 포함되는 라미네이트 시트일 수 있다.
상기 외부 수지층은 외부 환경에 대해 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성이 필요하다. 이러한 측면에서 상기 외부 피복층의 고분자 수지는 인장강도 및 내후성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있고, 상기 외부 수지층은 서로 다른 소재가 적층된 2층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 비교하여 얇은 두께에서도 우수한 인장강도와 내후성을 가지므로 외부 피복층으로 사용하기에 바람직하다.
상기 금속층은 가스, 습기 등의 이물질의 유입 내지 전해액의 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 내부 수지층은 열융착성을 가지고, 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
본원발명은 롤 형태로 권취된 전지케이스용 시트가 x방향으로 취출되면서 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 연속적으로 형성되는 바, 파우치형 전지셀의 장변의 크기는 필요에 따라 자유롭게 증가가 가능한 형태이다. 다만, 전지케이스용 시트의 폭(w)은 정해진 크기가 있기 때문에 장변의 크기 증가가 자유로운데 비해 상대적으로 파우치형 전지셀 단변의 크기 증가는 제한적인 편이다.
따라서, 본원발명에서는 파우치형 전지셀의 단변 크기를 넓게 확보하기 위하여, 종래에는 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라 전극조립체 수납부와 나란히 형성되었던 가스 포켓부의 위치를 변경하였다.
이에, 전극조립체 수납부의 외주변 중, 상기 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 형성되는 외주변을 제외한 나머지 외주변은 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수용한 후 실링되고, 상기 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 형성되는 외주변의 적어도 일부는 미실링되는 바, 미실링된 외주변을 통해 전극조립체에서 발생한 가스가 가스 포켓부로 이동할 수 있고, 전해액을 전극조립체 수납부로 주액할 수도 있다.
파우치형 전지셀의 크기 증가에 따라 초기 충방전에서 발생하는 가스의 양도 증가되기 때문에 가스 포켓부도 넓게 확보할 필요가 있는데, 가스 포켓부를 전극조립체 수납부를 기준으로 x방향을 따라 형성함으로써 넓은 가스 포켓부를 형성할 수 있다.
본원발명의 도면에서는, 전지케이스용 시트에서 미실링 영역이 가스 포켓부가 되는 형태로 도시하고 있으나, 상기 가스 포켓부의 형태는 이와 같은 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 가스 포켓부는 전극조립체 수납부와 같이 홈이 형성된 구조일 수 있다.
도 1은 가스 포켓부와 제1수납부가 형성된 전지케이스용 시트의 부분 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본원발명에 따른 전지케이스용 시트(100)는 주행 방향인 제1방향(x)을 따라 가스 포켓부(110)와 전극조립체 수납부(120)가 교대로 형성되고, 전극조립체 수납부(120)의 장변(121)은 제1방향(x)과 평행하고, 전극조립체 수납부(120)의 단변(122)은 제1방향(x)에 수직인 제2방향(y)과 평행하며, 제1방향(x)과 평행한 전극조립체 수납부(120)의 양측 장변(121)을 따라 실링 예정부(130)가 형성된다.
도 1의 전지케이스용 시트(100)는 절곡라인(101)을 따라 화살표 방향으로 전지케이스용 시트가 포개어 지도록 접힌 후 밀봉되는 형태이고, 전지케이스용 시트(100)의 한 폭 내에 한 개의 전지케이스가 형성되는 형태이다.
즉, 전지케이스용 시트(100)의 제1방향 중심축에 절곡라인(101)이 형성되고, 상기 제1방향 중심축을 기준으로 어느 일측에 전극조립체 수납부로서 제1수납부가 형성된다.
도 2는 가스포켓부와 제1수납부 및 제2수납부가 형성된 전지케이스용 시트의 부분 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전지케이스용 시트(200)는 주행 방향인 제1방향(x)을 따라 가스 포켓부(210)와 전극조립체 수납부(220)가 교대로 형성되고, 전극조립체 수납부(220)의 장변(221)은 제1방향(x)과 평행하고, 전극조립체 수납부(220)의 단변(222)은 제1방향(x)에 수직인 제2방향(y)과 평행하며, 제1방향(x)과 평행한 전극조립체 수납부(220)의 양측 장변(221)을 따라 실링 예정부(230)가 형성된다.
전지케이스용 시트(200)는 절곡라인(201)을 따라 화살표 방향으로 전지케이스용 시트가 포개어 지도록 접힌 후 밀봉되는 형태이고, 전지케이스용 시트(200)의 한 폭 내에 한 개의 전지케이스가 형성되는 형태이다.
즉, 전극조립체 수납부(220)는 제1수납부(220a) 및 제2수납부(220b)를 포함하고, 전지케이스용 시트(200)의 제1방향 중심축에 절곡라인(201)이 형성되고, 상기 제1방향 중심축을 기준으로 양측 각각에 제1수납부(220a) 및 제2수납부(220b)가 형성된다.
도 3은 2개의 전지케이스 성형라인이 형성된 전지케이스용 시트의 부분 평면도이다.
도 3을 참조하면, 전지케이스용 시트(300)는 제1방향(x)을 따라 가스 포켓부(310)와 전극조립체 수납부(320)가 교대로 배치되는 하나의 전지케이스 성형라인(350)이 형성되는 바, 제2방향(y)을 따라 2개의 전지케이스 성형라인(350)이 형성되어 있다.
전지케이스용 시트의 폭과 파우치형 전지셀의 크기에 따라, 전지케이스 성형라인의 개수는 2개 이상이 될 수 있다.
도 4는 개구가 형성된 전지케이스에 양방향 전극조립체가 수용된 파우치형 전지셀이다.
도 4를 참조하면, 전지케이스용 시트(400)에는 절곡라인(401)을 기준으로 일측에만 전극조립체 수납부(420)가 형성되어 있고, 절곡라인(401)을 기준으로 양측에 가스 포켓부(410)가 형성되어 있다. 가스 포켓부(410)와 전극조립체 수납부(420)는 전지케이스용 시트(400)의 주행 방향(A)을 따라 교대로 형성되며, 가스 포켓부(410)와 전극조립체 수납부(420) 사이에 전극리드(406)가 노출될 수 있도록 개구(460)가 형성되어 있다.
전지케이스용 시트(400)에서 한 개의 전지케이스 분량을 절단하고, 전극조립체 수납부의 양측 단변에서 외측으로 전극리드(406)가 서로 반대 방향으로 돌출된 전극조립체(405)를 전극조립체 수납부(420)에 수납한 후 전극조립체 수납부(420)의 외주변과 가스 포켓부(410)의 외주변에 실링부(408)가 형성되도록 실링한다.
개구(460)를 통해 전극리드(406)가 노출될 수 있고, 개구(460) 양측의 미실링부(409)를 통해 전극조립체 수납부(420)로 전해액이 주액될 수 있으며, 가스 포켓부(410)로 전극조립체에서 발생한 가스가 이동할 수 있다.
이후, 미실링부(409)도 열융착하여 실링부가 되도록 한 후 가스 포켓부(410)를 컷팅하여 제거할 수 있다.
도 5는 전지케이스에 단방향 전극조립체가 수용된 파우치형 전지셀의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 전지셀들은 절곡라인(501, 601)을 따라 전지케이스용 시트가 절곡되어 열융착 실링된 형태이다.
도 5에서 (a)는 가스 포켓부(510)와 인접하지 않는 전극조립체 수납부(520)의 단변(522)에서 외측으로 전극리드(506)가 연장되는 단방향 전극조립체(505)가 전극조립체 수납부(520)에 수용되고, 가스 포켓부(510)와 전극조립체 수납부(520) 사이의 미실링부를 통해 가스가 이동할 수 있다.
도 5에서 (b)는 전극조립체 수납부(620)의 장변(621)에서 외측으로 전극리드(606)가 연장되는 단방향 전극조립체(605)가 전극조립체 수납부(620)에 수용되고, 가스 포켓부(610) 및 전극조립체 수납부(620) 사이의 미실링부를 통해 가스가 이동할 수 있다.
도 6은 본원발명에 따른 전지셀 제조방법이다.
도 6은 도 4에 도시된 전지셀의 제조방법을 도시하고 있으며, 구체적으로 도 6을 참조하면, (a) 전지케이스용 시트에 가스 포켓부(710)와 전극조립체 수납부(720)를 성형하는 단계, (b) 가스 포켓부(710)와 전극조립체 수납부(720) 사이에 개구(760)를 형성하는 단계, (c) 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체(705)를 수납하는 단계, 및 (d) 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하여 실링부(770)가 형성되는 단계를 포함하고, 전극조립체 수납부(720)와 가스 포켓부(710)는 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향(x)을 따라 교대로 형성될 수 있다. 다만, 도 6에는 설명의 편의를 위해, 1개의 전지셀을 제조하기 위한 분량이 전지케이스용 시트에서 절취된 상태를 도시하고 있다.
도 6의 (d)는 전해액을 주액하고 1차 충방전 후 발생된 가스를 가스 포켓부(710)로 이동한 후에 전극조립체 수납부(720)의 외주변 전체를 실링한 상태를 도시하고 있다.
이 때, 개구(760)를 통해 전극조립체(705)의 전극리드(706)가 노출된다.
하나의 실시예에 있어서, 전지케이스용 시트에 개구가 형성되지 않는 상기 도 5에 도시된 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전지케이스용 시트에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 성형하는 단계, (b) 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계, 및 (c) 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하는 단계를 포함하고, 상기 전극조립체 수납부와 상기 가스 포켓부는 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향을 따라 교대로 형성될 수 있다.
도 7은 도 6에 가스 포켓부를 제거하는 단계가 더 추가된 전지셀 제조방법이다.
도 7을 참조하면, (a) 내지 (d)는 도 6과 동일한 과정으로 진행되고, (d) 이후에, 개구(760)를 통해 노출된 전극리드(706)의 양측에 실링부(770)를 형성한 후, 가스 포켓부(710)를 제거하는 단계를 포함한다.
이와 같은 과정을 통하여, 파우치형 전지셀의 크기를 증가시킴으로써 고용량의 전지셀을 제조할 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
100, 200, 300, 400: 전지케이스용 시트
101, 201, 401, 501, 601: 절곡라인
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 가스 포켓부
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: 전극조립체 수납부
121, 221, 621: 장변
122, 222, 522: 단변
130, 230: 실링 예정부
220a: 제1수납부
220b: 제2수납부
350: 전지케이스 성형라인
405, 505, 605, 705: 전극조립체
406, 506, 606, 706: 전극리드
408, 770: 실링부
409: 미실링부
460, 760: 개구
w: 전지케이스용 시트의 폭
x: 제1방향
y: 제2방향
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 전지케이스용 시트의 주행 방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 형성하기 때문에, 종래에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라 나란히 형성되는 경우보다, 전극조립체 수납부의 단변 길이를 증가할 수 있다.
또한, 전지케이스용 시트의 주행 방향을 따라 가스 포켓부를 형성할 수 있는 바, 상기 가스 포켓부의 크기를 넓게 확보할 수 있다.
따라서, 초기 충방전에서 발생한 가스를 포집할 수 있는 공간을 넓게 확보할 수 있기 때문에, 파우치형 전지셀 내부에 잔존하는 가스의 양을 줄일 수 있다.
또한, 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 개구를 형성함으로써 양방향 전극조립체를 사용할 수 있다.
또한, 전지케이스용 시트의 폭 방향을 따라, 전극조립체 수납부와 가스 포켓부가 교대로 배열되는 전지케이스 성형라인이 복수의 개수로 형성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 전지케이스용 시트에 있어서,
    상기 전지케이스용 시트의 주행 방향인 제1방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 교대로 형성되고,
    상기 전극조립체 수납부의 장변은 상기 제1방향과 평행하고, 상기 전극조립체 수납부의 단변은 상기 제1방향에 대해 수직인 제2방향과 평행하며,
    상기 제1방향과 평행한 상기 전극조립체 수납부의 양측 장변을 따라 실링 예정부가 형성되는 전지케이스용 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극조립체 수납부는 제1수납부이고,
    상기 제1수납부는 상기 전지케이스용 시트의 제1방향 중심축을 기준으로 어느 일측에 형성되는 전지케이스용 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극조립체 수납부는 제1수납부 및 제2수납부를 포함하고,
    상기 제1수납부 및 제2수납부는 상기 전지케이스용 시트의 제1방향 중심축을 기준으로 양측 각각에 형성되는 전지케이스용 시트
  4. 제1항에 있어서, 상기 전지케이스용 시트는,
    상기 제1방향을 따라 가스 포켓부와 전극조립체 수납부가 교대로 배치되는 하나의 전지케이스 성형라인이 형성되고,
    상기 제2방향을 따라 형성되는 2개 이상의 상기 전지케이스 성형라인을 포함하는 전지케이스용 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 포켓부와 상기 전극조립체 수납부 사이에는 전극리드가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있는 전지케이스용 시트
  6. 제1항에 따른 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 전지셀에 있어서,
    상기 전극조립체 수납부의 양측 단변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 양방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고,
    상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 전극리드가 노출되도록 개구가 형성되어 있으며,
    상기 개구의 주변 중 적어도 일부에는 실링부가 형성되는 전지셀.
  7. 제1항에 따른 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 전지셀에 있어서,
    상기 가스 포켓부와 인접하지 않는 전극조립체 수납부의 일측 단변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 단방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고,
    상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 가스 이동 통로가 형성되는 전지셀.
  8. 제1항에 따른 전지케이스용 시트를 이용하여 제조된 전지셀에 있어서,
    상기 전극조립체 수납부의 장변에서 외측으로 전극리드가 연장되는 단방향 전극조립체가 상기 전극조립체 수납부에 수용되고,
    상기 가스 포켓부 및 전극조립체 수납부 사이에는 가스 이동 통로가 형성되는 전지셀.
  9. 제6항에 따른 전지셀의 제조방법으로서,
    (a) 전지케이스용 시트에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 성형하는 단계;
    (b) 상기 가스 포켓부와 전극조립체 수납부 사이에 개구를 형성하는 단계;
    (c) 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계; 및
    (d) 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 전극조립체 수납부와 상기 가스 포켓부는 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향을 따라 교대로 형성되는 전지셀 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 개구를 통해 상기 전극조립체의 전극리드가 노출되는 전지셀 제조방법.
  11. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 전지셀의 제조방법으로서,
    (a) 전지케이스용 시트에 가스 포켓부와 전극조립체 수납부를 성형하는 단계;
    (b) 상기 전극조립체 수납부에 전극조립체를 수납하는 단계; 및
    (c) 상기 전지케이스용 시트의 실링 예정부를 실링하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 전극조립체 수납부와 상기 가스 포켓부는 상기 전지케이스용 시트의 주행 방향과 평행한 제1방향을 따라 교대로 형성되는 전지셀 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 실링하는 단계 이후에, 상기 개구를 통해 노출된 전극리드의 양측에 실링부를 형성한 후 상기 가스 포켓부를 제거하는 단계를 포함하는 전지셀 제조방법.
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