KR20160041402A - 파우치형 이차 전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

파우치형 이차 전지 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전극 조립체와, 전극 조립체와 연결되는 전극 리드와, 중앙 영역이 판상형인 상부 파우치와 중앙 영역에 전극 조립체를 수용하는 공간을 형성하는 하부 파우치를 구비하며, 상부 파우치와 하부 파우치의 가장자리에 실링부를 구비하여 밀폐되는 파우치 외장재를 포함하며, 실링부는, 적어도 일측이 상부 파우치의 상부로 폴딩된 상면배치실링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차 전지 및 그의 제조방법{Pouch type secondary battery and a method of making the same}
본 발명은 파우치형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컴팩트(Compact)한 구조를 가지며, 향상된 냉각 효과를 발현할 수 있는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 배터리 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 베터리 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
이러한 기본적 구조에 더하여, 배터리 팩은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 등이 추가적으로 포함되어 구성될 수 있다.
이러한 중대형 배터리 팩은 가능한 컴팩트(compact)하고 중량이 작게 제조되는 것이 바람직하므로, 집적도가 좋고 중량 대비 용량이 큰 각형 전지 또는 파우치형 전지등이 중대형 배터리 팩의 단위 배터리 셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 파우치형 배터리 셀은 제조단가가 저렴하고 중량이 작으며 형태 변형이 용이한 이점으로 최근 많은 관심을 모으고 있다.
한편, 중대형 배터리 팩은 다수의 셀 어셈블리가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 배터리 셀에서 발생한 열을 방출하는 것이 매우 중요하다. 배터리 셀의 열이 효과적으로 방출되지 못하면, 성능이 제대로 발휘되지 못할 수 있고, 열화가 촉진되어 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 관련업계는 고출력 대용량이면서 컴팩트한 구조와 냉각 효율이 우수한 중대형 배터리 팩의 개발에 초점을 맞추고 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차 전지를 포함한 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
일반적으로 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체와 전극 조립체(11)를 수용하는 파우치 외장재로 이루진다. 여기서 파우치 외장재는 상부 파우치와 하부 파우치로 구성되며, 이러한 상부 파우치와 하부 파우치의 외주면에는 실링부가 구비되고 실링부가 서로 접착됨으로써 전극 조립체(11)가 수용된 내부 공간이 밀폐된다.
그런데, 셀 어셈블리를 구성하는 파우치형 이차 전지(10)의 실링부, 특히 전극 리드가 노출되어 있지 않은 윙(12, wing) 부분은 제품의 직접화에 방해된다. 이에 따라 종래의 경우에는 윙(12, wing)부분을 파우치형 이차 전지(10)의 좌측면부(L) 및/또는 우측면부에 겹치도록 접어 데스 스페이스(dead space)를 줄이고자 하는 시도가 있다. 그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 윙(12)을 파우치형 이차 전지(10)의 좌측면부(L) 및/또는 우측면부에 겹치도록 접은 형태는, 파우치형 이차 전지(10)의 냉각 시, 윙(11) 부분이 접힌 영역과 그렇지 않은 영역간에 온도 편차를 발생시킬 수 있다. 즉, 도 1에서와 같이, 파우치형 이차 전지(10)의 좌측면부(L) 또는 우측면부에 인접한 위치의 냉각부재(13)에 파우치형 이차 전지(10)에서 발생한 열이 전달될 때, 윙(11) 부분이 겹쳐져 있는 부분은 그렇지 않은 부분보다 열차단성이 높아진다. 따라서 윙(11)이 중첩된 영역의 경우, 전극 조립체(11)에서 냉각부재(13) 방향으로 열이 제대로 전달되지 못해 파우치형 이차 전지(10)의 전체 냉각 효율을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다.
일본공개특허 JP 2007-220544 A 도요타자동차 주식회사.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래 파우치형 이차 전지의 윙(wing)을 효과적으로 공간 배치시킴으로써 보다 컴팩트(compact)한 형태를 가질 수 있을 뿐만 아니라 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드; 및 중앙 영역이 판상형인 상부 파우치와, 중앙 영역에 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 형성하는 하부 파우치를 구비하며, 상기 상부 파우치와 상기 하부 파우치의 가장자리에 실링부를 구비하여 밀폐되는 파우치형 외장재를 포함하며, 상기 실링부는, 적어도 일측이 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩된 상면배치실링부를 구비하는 파우치형 이차 전지가 제공될 수 있다.
상기 상면배치실링부는, 상기 실링부 중에서 상기 전극 리드가 노출되지 않는 상기 파우치 외장재의 양측면 가장자리 부분이 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩되어 형성될 수 있다.
상기 상면배치실링부는, 상기 상부 파우치의 상면에 나란하게 접촉배치될 수 있다.
상기 상면배치실링부는, 적어도 2회이상 절곡된 형상을 가질 수 있다.
상기 상면배치실링부는, 상기 상부 파우치의 상면으로 소정의 곡률 반경을 가지는 굴곡된 형상을 가질 수 있다.
상기 상면배치실링부는, 상기 상부 파우치의 상면에 접착될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전술한 파우치형 이차 전지를 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전극 조립체의 수납공간이 형성된 하부 파우치와, 판상형의 상부 파우치를 준비하는 단계; 상기 하부 파우치의 수납공간에 전극 리드가 외부에 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 단계; 상기 하부 파우치와 상기 상부 파우치의 가장자리에 형성된 실링부를 실링(sealing)하는 단계; 및 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩시키는 단계를 포함하는 파우치형 이차 전지 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 적어도 2회이상 절곡시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상면에 나란하게 접촉배치시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상면에 접착시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 간접 냉각 방식에 있어서 온도 편차가 적게 발생하고 외부로의 열 전도가 원활하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차 전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 종래 파우치형 이차 전지에 형성되는 윙(wing)부분을 효과적으로 공간 배치시켜 컴팩트(compact)한 형태를 갖는 파우치형 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은, 종래의 파우치형 이차 전지를 포함한 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 사시도이다.
도 3은, 도 2를 아래에서 바라본 도면이다.
도 4는, 도2의 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지를 포함하는 이차 전지 모듈의 일부를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 6은, 도 5의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 사시도이고, 도 3은, 도 2를 아래에서 바라본 도면이고, 도 4는, 도2의 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체(110, 도 7 참조)와, 전극 리드(120)와, 파우치 외장재를 포함한다.
여기서 파우치 외장재는, 중앙 영역이 판상형인 상부 파우치(131)와, 중앙 영역에 전극 조립체(110)를 수용하는 공간을 형성하는 하부 파우치(132)를 구비하며, 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 가장자리에 실링부(S)를 구비하여 밀폐된다. 그리고 상기 실링부(S)는, 적어도 일측이 절곡 또는 굴곡되어 상기 상부 파우치(131)의 상부, 즉 상부 파우치(131)의 상면(U) 위쪽에 배치되도록 폴딩된 형태를 가질 수 있다.
전극 조립체(110, 도 7 참조)는, 도면의 편의상 자세히 도시하지 않았으나, 양극판, 음극판, 세퍼레이터 및 전극 탭을 포함한다. 전극 조립체(110)는 적층된 양극판 및 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재하여 형성된 적층형이거나, 하나의 양극판 및 하나의 음극판을 세퍼레이터를 사이에 두고 권취시킨 젤리-롤(jelly-roll) 타입일 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이러한 전극 조립체(110)의 형태에 한정되어야 하는 것은 아니다. 양극판은 알루미늄(Al) 재질의 집전판에 양극 활물질이 도포되어 형성되며, 음극판은 구리(Cu) 재질의 집전판에 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다. 전극 탭은 양극판 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극 탭 및 음극 판 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극 탭을 포함한다.
전극 리드(120)는, 얇은 판상의 금속으로서 전극 탭에 부착되어 전극 조립체(110)의 외측 방향으로 연장된다. 전극 리드(120)는 양극 탭에 부착되는 양극 리드(121) 및 음극 탭에 부착되는 음극 리드(122)를 포함한다.
이러한 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 다른 방향으로 연장될 수도 있고, 서로 동일한 방향(도 2 참조)으로 연장될 수도 있다.
파우치 외장재(130)는, 내부 공간에 전극 조립체(110) 및 전해액을 수납한다. 특히, 파우치 외장재(130)는 폴리머 재질의 외부 절연층과 내부 접착층, 그리고 외부 절연층과 내부 접착층 사이에 개재된 금속층을 구비할 수 있다. 여기서, 금속층의 재질로는 알루미늄(Al)이 이용될 수 있다.
이러한 파우치 외장재(130)는, 전극 조립체(110)와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체(110)와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 파우치 외장재(130)는, 도 2 내지 도 4을 참조하면, 상부 파우치(131)와, 상부 파우치(131)와 상호 접착되는 하부 파우치(132)로 구성될 수 있다.
상부 파우치(131)는 전체적으로 판상형으로 마련되고 하부 파우치(132)는 전극 조립체(110)가 수납될 수 있도록 중앙 영역이 오목하게 형성된다. 여기서 하부 파우치(132)의 오목한 공간은 전극 조립체(110)의 높이와 너비에 대응되게 형성될 수 있다. 그리고 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 가장자리에는 열융착되어 상호 실링되는 실링부(S)가 위치한다.
이하에서는 이러한 파우치 외장재(130)의 실링부(S)에 대해 자세히 설명하기로 한다. 설명에 앞서, 본 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(100)의 방향성에 대한 기준을 정하기로 한다. 도 2를 참조하여, 전극 리드(120)가 노출되는 부분(변)을 파우치형 이차 전지(100)의 전면부(F), 전면부(F)와 좌,우로 이웃하는 부분(변)을 각각 파우치형 이차 전지(100)의 좌측면부(L)와 우측면부(R), 전면부(F)와 반대 방향에 위치한 부분(변)을 파우치형 이차 전지(100)의 후면부(RE)로 정의한다. 그리고 상부 파우치(131)의 외측면(U)을 파우치형 이차 전지(100)의 상면(U), 상부 파우치(131)와 나란한 하부 파우치(132)의 외측면을 파우치형 이차 전지(100)의 하면(D)으로 정의한다.
물론, 본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실링부(S)는 파우치형 이차 전지(100)의 전면부(F)에 위치하는 전면실링부(S1)와, 전면실링부(S1)와 상호 이웃하고 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 나란하게 위치하는 상면배치실링부(S2)와, 파우치형 이차 전지(100)의 후면부(RE)에 위치하는 후면실링부(S3)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 전면실링부(S1)는 파우치형 이차 전지(100)의 전면부(F)에서 외측으로 연장되어 있는 부분으로, 전극 리드(120)가 그 사이를 통해 외부로 노출될 수 있다.
후면실링부(S3)는 파우치형 이차 전지(100)의 후면부(RE)에서 외측으로 연장된 부분이다. 후면실링부(S3)는 동일 평면상에서 전면실링부(S1)의 반대측에 위치한다. 그러나 필요에 따라 본 실시예와 달리, 후면실링부(S3)는 후술할 상면배치실링부(S2)와 같이, 절곡되어 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 나란하게 배치될 수도 있다.
본 실시예에 따른 상면배치실링부(S2)는 파우치형 이차 전지(100)의 상면(U), 즉 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 나란하게 배치되어 있다. 특히, 상면배치실링부(S2)는, 전면실링부(S1) 및 후면실링부(S3)가 이차 전지(100)의 전면부(F)와 후면부(RE)에서 각각 외측으로 연장되어 있는 반면에, 이차 전지(100)의 좌측면부(L) 및 우측면부(R)에서 적어도 90도 각도 이상 절곡되어 있다. 따라서 본 발명의 파우치형 이차 전지(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 종래 기술의 파우치형 이차 전지의 윙(wing)부분이 없는 것과 같아져 그 만큼 폭이 줄어들어 컴팩트(compact)해 질수 있다.
부연 설명하면, 본 실시예에서 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)는 둘레방향을 따라 네 모서리를 갖는다. 하부 파우치(132)의 가장자리는 판상형인 상부 파우치(131)의 가장자리와 열융착되어 파우치 외장재(130)를 밀폐시키는 실링부(S)를 형성한다. 따라서 실링 직후의 실링부(S)는 전극 조립체(110)가 수납되어 있는 파우치 외장재의 중앙 영역에서 외측으로, 다시 말해, 파우치형 이차 전지(100)의 전면부(F), 후면부(RE), 좌측면부(L) 및 우측면부(R)에서 외측으로 벋어있는 상태가 된다. 그런데, 전술한 바와 같이, 이차 전지의 좌측면부(L) 및 우측면부(R)에서 외측으로 벋어있는 실링부(S)는 파우치형 이차 전지(100)에 있어서 불필요한 공간인 데드 스페이스(dead space)가 된다. 또한, 이러한 경우 전술한 바와 같이, 열 전달 측면에서도 구조적으로 바람직하지 못하게 된다. 하지만, 본 발명의 파우치형 이차 전지(100)는 상술한 바와 같이, 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 열융착 후에 상면배치실링부(S2)를 파우치형 이차 전지의 좌측면부(L) 및 우측면부(R)에서 적어도 180도 절곡시켜 상면배치실링부(S2)가 상부 파우치(131)의 외측면에 나란하게 접힌 형태를 갖도록 마련된다.
한편, 본 발명에 따른 상면배치실링부(S2)는 적어도 2회이상 절곡된 형상을 가질 수 있다. 도4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 상면배치실링부(S2)는 대략 절반이 먼저 접힌 상태에서 다시 180도 접혀 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 나란하게 배치될 수 있다.
일반적으로 종래 기술의 실링부는 밀폐력이 약화되면 실링부에 틈이 벌어져 전해액이 그 틈새로 유입되거나 외부에서 파우치 외장재(130) 내부로 수분 침투율이 높아질 수 있다. 하지만 본 실시예에 따른 상면배치실링부(S2)는 경로(pass)가 보다 복잡하고 끝단부가 외부에 노출되어 있지 않아 전해액 누액이나 외부의 수분 침투율을 저하시킬 수 있는 이점이 있다.
그러나, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상면배치실링부(S2)는 1회 또는 3회 이상 절곡된 형상을 갖거나 소정의 곡률을 갖는 굴곡된 형상을 가질 수도 있을 것이다. 즉, 굴곡된 형상을 갖는 상면배치실링부는 전술한 2회이상 절곡된 형상의 상면배치실링부(S2) 보다는 수분 침투 저지 효율이 낮을 수 있으나 그 가공 공정이 간소화되는 이점이 있을 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 상면배치실링부(S2)는 외력에 의해 상부 파우치(131)의 외측면(U)에서 떨어지지 않도록 실런트(sealent)등의 접착부재로 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 접착될 수 있다. 이러한 상면배치실링부(S2)는 들뜨지 않아 차후에 본 발명의 파우치형 이차 전지(100)의 형상에 맞춤 제작된 카트리지 내지는 프레임틀에 손쉽게 장착할 수 있는 이점이 있을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 파우치형 이차 전지(100)는 종래 보다 컴팩트(compact)한 구조를 가질 수 있으며, 이러한 파우치형 이차 전지(100)를 다수를 포함하는 배터리 모듈의 크기도 종래 보다 컴팩트(compact)해 질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(100)는 종래보다 우수한 냉각효율을 가질 수 있다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 이에 대해 간략히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(100)는 하나 또는 두 개 이상이 카트리지(200)에 수용될 수 있다. 도면의 편의상 자세히 도시하지는 않았으나, 카트리지(200)는 파우치형 이차 전지(100)가 안착되도록 하여 이를 홀딩하고 그 유동을 방지하며, 상호 적층 가능하도록 하는 구성될 수 있다.
한편, 파우치형 이차 전지(100)의 좌측면부(L) 및/또는 우측면부(R)에는 파우치형 이차 전지(100)와 열 교환 할수 있는 냉각부재(300)가 인접하게 마련될 수 있다. 이러한 냉각부재(300)로는 이차 전지(100)의 열을 외부 전달하는 냉각핀, 히트 싱크(hit sink) 및/또는 냉각채널이 적용될 수 있을 것이다. 냉각채널은 냉각공기 또는 냉각수의 유로를 형성하는 덕트일 수 있다.
도 5 및 도6을 참조하면, 카트리지(200)와 접하는 냉각핀을 냉매를 통해 냉각 시킴으로써 파우치형 이차 전지(100)에서 발생한 열이 냉각핀을 통해 전달되며, 냉각핀은 다시 냉매에게 열을 전달할 수 있다. 여기서 냉각핀에는 냉매와 빠른 열 교환을 위해 히트싱크(heat sink)가 형성될 수 있다.
특히, 본 실시예와 같은 간접 냉각 방식에 있어서는 파우치형 배터리 셀 내부의 열이 파우치형 이차 전지(100)의 좌측면부(L) 및/또는 우측면부(R)를 통해 빠져나가게 된다. 이때 본 발며의 경우 전극 조립체(110)로부터 냉각부재로 열이 빠져나가는 경로에, 좌측면부(L) 및/또는 우측면부(R)의 실링부가 개재되어 있지 않기 때문에 이로 인한 열 전달이 방해받는 문제가 발생하지 않아 종래에 비해 외부로 열 전달이 보다 효과적으로 이루어 질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 파우치형 이차 전지의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 파우치형 이차 전지(100)의 제조방법은, 전극 조립체(110)의 수납공간이 형성되도록 하부 파우치(132)와, 하부 파우치(132)와 가장자리 영역이 열융착되는 판상형의 상부 파우치(131)를 준비하는 단계와, 전극 조립체(110)와 연결되는 전극 리드(120)는 외부에 노출되며, 전극 조립체(110)는 내부에 수용되게 하부 파우치(132)와 상부 파우치(131)의 가장자리에 형성된 실링부(S)를 실링(sealing)하는 실링단계와, 상기 실링부(S) 중에서 적어도 일측부를 상부 파우치(131)의 상면(U)으로 폴딩 (folding)시키는 폴딩단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 실링(sealing)단계는 직사각형태의 테두리를 갖는 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 네 모서리를 얼라인(align)시킨 다음, 이들을 서로 합착시키는 방식으로 진행된다. 이때 실링부(S)는 실링부(S)의 내주면에 열 접착층이 있어 열 및 압력에 의해 접착될 수 있다.
폴딩단계는, 실링부(S) 중에서 적어도 일측부를 적어도 2회이상 절곡시키는 단계를 포함한다. 본 실시예에서 실링부(S)는 상술한 바와 같이, 전면실링부(S1)와 후면실링부(S3) 및 상면배치실링부(S2)를 포함하는데, 실링단계를 마치면 상면배치실링부(S2)가 폴딩(folding) 대상이 된다. 먼저, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상면배치실링부(S2)를 가상의 라인인 L1을 축으로 180도 폴딩시킨다. 그 다음, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 1단으로 접혀 있는 상면배치실링부를 가상의 라인인 L2를 축으로 180도 폴딩시켜 상면배치실링부(S2) 전체가 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 나란하게 위치할 수 있도록 한다. 참고로, 폴딩단계를 수행하는 주요한 목적은 상면배치실링부(S2)가 파우치형 이차 전지(100)의 좌측면부(L) 및/또는 우측면부(R) 밖으로 돌출되지 않도록 하기 위함으로 반드시 본 실시예와 같은 방식에 한정되어 폴딩되어야 하는 것은 아니다. 또한, 상면배치실링부(S2)는 소정의 곡률 반경으로 상부 파우치(131) 외측면(U)으로 휘어지거나 구부러지게 배치될 수 있다.
그리고 필요에 따라서, 본 발명의 파우치형 이차 전지(100) 제조방법은, 상면배치실링부(S2)를 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 대해 들뜨지 않도록 상부 파우치(131)의 외측면(U)에 실런트(sealent)등의 접착제로 접착시키는 접착단계를 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(100)를 둘 이상 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에도, 이러한 배터리 모듈을 커버하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
예컨데, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(100), 특히 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차 및 IT 제품군 등에 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 파우치형 이차 전지
110: 전극 조립체
120: 전극 리드
130: 파우치 외장재
131: 상부 파우치
132: 하부 파우치
S : 실링부
S1 : 전면실링부
S2 : 상면배치실링부

Claims (11)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드; 및
    판상형인 상부 파우치와, 중앙 영역에 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 형성하는 하부 파우치를 구비하며, 상기 상부 파우치와 상기 하부 파우치의 가장자리에 실링부를 구비하여 밀폐되는 파우치 외장재를 포함하며,
    상기 실링부는,
    적어도 일측이 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩된 상면배치실링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상면배치실링부는,
    상기 실링부 중에서 상기 전극 리드가 노출되지 않는 상기 파우치 외장재의 양측면 가장자리 부분이 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩되어 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상면배치실링부는,
    상기 상부 파우치의 상면에 나란하게 접촉배치되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상면배치실링부는,
    적어도 2회이상 절곡된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상면배치실링부는,
    상기 상부 파우치의 상면으로 소정의 곡률 반경을 가지는 굴곡된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 상면배치실링부는,
    상기 상부 파우치의 상면에 접착되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 전극 조립체의 수납공간이 형성된 하부 파우치와, 판상형의 상부 파우치를 준비하는 단계;
    상기 하부 파우치의 수납공간에 전극 리드가 외부에 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 단계;
    상기 하부 파우치와 상기 상부 파우치의 가장자리에 형성된 실링부를 실링(sealing)하는 단계; 및
    상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상부로 폴딩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 적어도 2회이상 절곡시키는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상면에 나란하게 접촉배치시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴딩단계는, 상기 실링부 중에서 적어도 일측부를 상기 상부 파우치의 상면에 접착시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리 셀 제조방법.
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Patent event date: 20170918

Patent event code: PE08011R01I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20170814

Patent event code: PE08011R01I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20170316