KR20170091938A - 곡면 엣지를 가진 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스로서, 전극조립체와 전해질을 수납하는 수납부를 포함하고 있고; 상기 수납부는, 전극조립체가 상면에 탑재되는 기저부와, 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 및 상기 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하고 있으며; 상기 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치를 제공한다.

Description

곡면 엣지를 가진 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치 {Secondary Battery Cell Case Having Round Edge and Apparatus for Manufacturing the Same}

본 발명은 곡면 엣지를 가진 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치에 관한 것으로서, 전지셀 케이스에서 수납부의 기저부에서 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있어 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 또한, 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

이중 파우치형 이차전지가 이차전지 변형 가능성, 높은 에너지 밀도등의 이유로 많이 사용되고 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 크게 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하여 밀봉되는 파우치 케이스를 포함하여 이루어진다.

상기 전극조립체는 음극 집전체에 음극활물질이 도포되는 음극과, 양극 집전체에 양극활물질이 도포되는 양극, 그리고 상기 음극과 양극의 사이에 개재되는 분리막을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 분리막은 중합체로 이루어진 고체형 막이며, 이와 같은 분리막은 상기 양극과 음극을 절연하는 기능 이외에, 상기 양극과 음극의 사이에서 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다.

상기 파우치 케이스는 상기 전극조립체의 수용공간을 형성한 하부 케이스와, 이와 같은 하부 케이스에 사방 단부에 결합되는 사방 단부를 갖는 상부 케이스를 포함하여 이루어진다. 여기서, 하부 케이스는 통상 딥 드로잉 성형에 의해 그 내측에 상기 전극조립체의 수납부를 갖는 형태로 성형되고, 상·하부 케이스의 사방 단부 간의 결합은 통상 열접합 방식으로 이루어진다.

도 1에는 전지셀 케이스의 사시도를 개시하고 있고, 도 2에는 이러한 수납부를 포함하는 제 1 케이스의 제조 공정을 도시하는 공정도, 도 3에는 도 2의 과정 (c) 내지 (d)에 대응하는 종래 수납부 제조 공정의 단면도가 하나의 예로서 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 제 1 케이스의 엣지들을 포함한 부분(A)의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지셀(10)케이스는 전극조립체가 수납되는 오목한 형상의 수납부(21)을 포함하는 제 1 케이스(20)과 이러한 제 1 케이스(20)의 일측 단부에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스(30)으로 구성된다. 도 1은 제 2 케이스(30)가 제 1 케이스(20)의 일측면에 연결되어 있는 구성을 도시하였지만, 상기 제 2 케이스(30)은 제 1 케이스(20)와 분리되어 있을 수 있음을 물론이다.

제 1 케이스(20)의 수납부(21)은 크게는 직육면체 형상을 가지고 있고, 전극조립체가 탑재되는 기저부(22)와 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽(23)들을 포함하며, 기저부(22)와 측벽(23)들을 연결하는 하부 엣지(24)들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.

더 나아가, 제 1 케이스(20)는 수납부(21)로부터 연장된 밀봉부(25)들과 수납부(21)와 밀봉부(25)를 연결하는 상부 엣지(26)들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 상기에서 언급한 바와 같이, 제 1 케이스(20)은 딥 드로잉 성형에 의해 내측에 전극조립체를 내장하는 수납부(21)를 형성한다.

딥 드로잉 성형은, 수납부에 대응하는 형상의 만입부(41)가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부(41)의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그(40) 및 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트를 변형시켜 딥 드로잉 공정을 행하는 펀칭 지그(50)에 의해 이루어진다.

구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 만입부(41)가 형성되어 있는 다이 지그(40) 상에 라미네이트 시트(20')를 탑재하고(과정 (a) 및 (b)), 이후 펀칭 지그(50)를 만입부(41)에 삽입시켜 라미네이트 시트(20')를 만입부의 형상에 대응되도록 변형시키고 펀칭 지그(50)을 제거하는 방법으로 수납부(21)를 형성한다(과정 (c) 및 (d)).

이때, 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 종래에는 다이 지그(40)에서 라미네이트 시트(20')가 수납부(21)의 상부 엣지(26)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(42) 및 펀칭 지그(50)에서 라미네이트 시트(20')가 수납부(21)의 하부 엣지(24)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(51)의 곡률 반경(R1, R2)을 대략 0.75 mm로 한 바, 딥 드로잉 성형된 제 1 케이스(20)의 수납부(21)의 하부 엣지(24)들 및 상부 엣지(26)들도 곡률 반경(R1', R2')이 대략 0.75 mm가 되며, 이때 엣지들(24, 26)에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t2)가 기저부(22)에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t1)대비 70% 이하로 얇다.

따라서, 상기 엣지들, 특히, 제 2 케이스와의 결합이 없는 하부 엣지들의 강도가 비교적 약하고, 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 보다 간단한 방법으로 상기 성형 가공에 의한 안전성 문제를 해결할 수 있는 파우치 케이스의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스를 제조하기 위한 성형 가공시 수납부의 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시켜 이에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 얇아지는 문제를 해결함으로써, 보다 간단한 방법으로 전지 안전성을 확보하는 것이 가능한 이차전지용 케이스를 제공하는 것이다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 전지셀 케이스는,

라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스로서,

전극조립체와 전해질을 수납하는 수납부를 포함하고 있고;

상기 수납부는, 전극조립체가 상면에 탑재되는 기저부와, 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 및 상기 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하고 있으며;

상기 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명과 같이, 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 형태로 제조하는 경우, 케이스의 수납부를 제조하기 위한 딥 드로잉 성형에 따른 라미네이트 시트의 두께의 감소율은 줄어드는 바, 그 이외의 부분에 비해 그 두께가 얇아 외부 충격에 취약한 하부 엣지들의 두께 감소를 최소화할 수 있어, 전지 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이러한 곡률 반경과 딥 드로잉 성형으로 인한 라미네이트 시트 두께 감소와 관련한 관계에 대해서는 이후, 본 발명에 따른 전지셀 케이스를 제조하는 장치에 대한 설명에서 더욱 자세하게 검토한다.

이와 같은 이유로, 상기 하부 엣지들은 모두 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm인 것이 바람직하고, 상세하게는, 1 mm 내지 1.5 mm 일 수 있다.

상기 범위를 벗어나, 곡률 반경이 0.8 mm 미만인 경우에는 종래와 큰 차이가 없어, 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 기저부에 대응되는 라미네이트 시트의 두께 대비 70% 이하로 얇아지게 되어, 강도가 약하고 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 문제가 있고, 1.5 mm를 초과하여 너무 큰 경우에는 곡률 반경 증가에 따른 사공간이 증가하고 이에 따라 부피 대비 용량이 줄어들 수 있는 바 바람직하지 않다.

한편, 상기 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 수납부의 외주로부터 연장된 밀봉부, 및 수납부의 측벽들과 상기 밀봉부를 연결하며 곡면을 가진 상부 엣지들을 추가로 포함하고 있고; 상기 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경은 인접한 하부 엣지의 곡률 반경(R')보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 일 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 곡률 반경이 큰 경우, 딥 드로잉 성형에 따른 두께 감소율은 줄어들지만, 일반적으로 장방형의 전극조립체와의 형상 차이가 커져 수납부 내에 사공간이 증가하고, 소정의 밀봉력을 갖게 하기 위해서 밀봉부 폭도 상대적으로 증가하게 되는 등으로 전체 부피 대비 용량이 감소하는 문제가 있다. 따라서, 제 1 케이스에 결합하여 케이스를 밀봉하는 제 2 케이스가 접합되는 부위인 상부 엣지들은 제 2 케이스와의 접합에 의해 소정의 강도를 가질 수 있는 바, 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간의 증가를 최소화시키고 용량을 최대한 확보하기 위해서 곡률 반경을 인접한 하부 엣지들의 곡률 반경보다는 작게 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 이유로, 상기 상부 엣지들은 모두 곡률 반경이 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것이 바람직하고, 상세하게는 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.5 mm 내지 0.8 mm일 수 있다.

상기 범위를 벗어나, 곡률 반경이 0.3 mm 미만인 경우에는 딥 드로잉 성형에 의해 상부 엣지들의 라미네이트 시트의 두께가 매우 얇아지게 되어, 외부 충격 등에 너무 취약해지는 문제가 있고, 1.0 mm를 초과하여 너무 큰 경우에는 상기 설명한 바와 같이 곡률 반경 증가에 따른 사공간이 증가하고 이에 따라 부피 대비 용량이 줄어들 수 있는 바 바람직하지 않다.

이러한 곡률 반경으로 상기에서 설명한 바와 같이, 라미네이트 시트의 두께 변화율을 예상할 수 있다. 구체적으로, 상기 곡률 반경을 갖도록 수납부를 위한 딥 드로잉 성형을 수행하는 경우, 동일한 깊이로 수납부를 형성하면 곡률 반경을 크게 할수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 줄어들고 곡률 반경을 작게 할수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 늘어나는 등 곡률 반경이 라미네이트 시트가 연신되는 정도에 영향을 미친다. 또한, 라미네이트 시트의 연신 정도에 따라 라미네이트 시트가 갖는 두께가 달라진다.

따라서, 이러한 점을 종합하면, 상기 곡률 반경에 따라 라미네이트 시트의 두께가 달라지고, 구체적으로 곡률 반경이 커지면 라미네이트 시트의 연신 정도가 적어 두께 변화율이 적고, 곡률 반경이 작아질수록 라미네이트 시트의 연신 정도가 늘어 두께 변화율은 커져 얇아지게 된다.

상세하게는, 상기 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm 범위 내인 하부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 70 내지 100%이고, 상기 곡률 반경이 0.3 mm 내지 1.0 mm 범위 내인 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 50 내지 80%일 수 있다.

이러한 상기 라미네이트 시트의 두께는 곡률 반경에 대응되지만, 수납부의 깊이 설정에 의해서도 다소 영향을 받는 바, 곡률 반경이 상기 범위를 만족할 때, 이에 대응한 라미네이트 시트의 두께가 상기 범위를 만족하도록 케이스를 제조하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 조건을 만족하는 범위에서 수납부의 깊이 또한 정해질 수 있다.

상기 범위를 벗어나, 하부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 70% 미만인 경우에는, 종래와 큰 차이가 없어, 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 강도가 약하고 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 바 바람직하지 않다. 또한, 상기 범위를 벗어나, 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 50% 미만인 경우에는 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 70% 미만으로 되는 것과 유사하게 상부 엣지들도 케이스의 취약부로서 작용하여 상기와 같은 문제를 유발할 수 있는 문제가 있다.

반면에, 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 80%를 초과하는 경우에는 곡률 반경이 커진 것을 의미하므로 곡률 반경이 커짐에 따른 문제점을 갖는 바 바람직하지 않다.

일반적으로 전지셀 내부에는 전지의 제조 과정에서 발생 또는 유입된 수분이 미량 포함되어 있고, 또한 라미네이트 시트로 이루어진 케이스의 경우, 크랙 또는 파열된 부분 등을 통해 외부로부터 수분이 침투할 수 있다. 이러한 수분은 전지 내에서 전해액 중의 리튬염이나 전극 활물질 등과 반응하여 전지 성능을 저하시킬수 있고, 특히 HF를 발생시키는 바 고온 안전성에 심각한 문제를 유발한다.

예를 들어, 전해액에 LiPF₆ 리튬염이 포함되어 있는 경우, LiPF₆는 Li⁺와 PF₆ ^- 이온 형태로 존재해야 하지만, 의도와는 달리 부반응이 일어나서 그 부산물로 불안정한 PF₅가 생성되며, 이는 전해액에 미량으로 존재하는 H₂O와 반응하여 HF를 형성한다. HF는 SEI 층을 파괴시키며, 양극의 분해(dissolution)를 야기시키고, 이러한 현상은 고온에서 더욱 현저하게 발생한다. 전해질로 사용되는 리튬염의 종류에 따라 HF 이외에 HF, HCl, HBr, HI 등의 물질들이 생성되어 산(Acid)으로서 HF와 같은 작용을 할 수 있는 문제가 있다.

또한, 전해액의 부반응과 같은 이유로 전해액이 고갈되는 경우에는 리튬의 이동에 제한이 생기고, 이에 이차전지의 수명 특성이 현저하게 떨어지는 문제도 있다.

더 나아가, 외부 충격에 따라 케이스의 일부가 파열되는 경우, 내부의 전극조립체의 변형이 심하고, 전극조립체의 변형에 따른 발화가 유발되기 쉬어 안전성에 있어서도 매우 심각한 영향을 받는다.

이에 본 출원의 발명자들은 라미네이트 시트의 딥 드로잉 성형으로 인해 발생하는 수납부의 하부 엣지들이 취약부가 되지 않도록 하는 것이 매우 중요함을 확인하였고, 이에 상기와 같은 구조의 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 라미네이트 시트의 딥 드로잉의 성형 가공 후에도 전극조립체를 수납하는 수납부의 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 너무 얇아지지 않도록 구성함으로써, 기존 대비 큰 외부 충격에 의해서도 파열됨 없이 안전할 수 있는 바, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등의 발생을 막아, 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등에 의해 발생할 수 있는 발화를 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.

한편, 상기 전지셀 케이스는, 상기 수납부를 포함하는 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스의 일측 단부에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스 또는, 상기 제 1 케이스에 대해 독립적인 부재로서 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 제 2 케이스는 도 1에서 도시한 바와 같이 제 1 케이스에 연결된 형태, 또는 독립적인 부재 등 제 1 케이스와 제 2 케이스에 의해 전극조립체가 내부에 내장되어 밀봉되는 형태라면 그 형상에 한정되지 아니한다.

또한, 상기 수납부는 케이스의 일측에 전극조립체에 대응하는 크기로 형성될 수도 있고, 케이스의 양측에 형성될 수도 있으므로, 하나의 예에서, 상기 제 2 케이스는 수납부가 없이 평평한 구조로 이루어질 수 있고, 또 다른 예에서, 상기 제 2 케이스는, 제 1 케이스와 유사한 형태로 수납부를 포함하도록 구성될 수 있으나, 제조 공정의 편의와 효율성을 위해 상세하게는, 수납부가 없이 평평한 구조로 이루어질 수 있다.

상기 케이스를 이루는 라미네이트 시트는 상세하게는, 내후성 고분자로 이루어진 외부 피복층, 열융착성 고분자로 이루어진 내부 실란트층, 및 상기 외부 피복층과 내부 실란트 층의 사이에 개재되는 베리어층을 포함하는 3층 구조일 수 있다.

여기서, 상기 외부 피복층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 내후성 고분자로 이루어지며, 상기 내후성 고분자는 폴리에틸렌프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 나일론일 수 있다.

상기 베리어층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 하나의 구체적인 예에서, 금속층일 수 있고, 상기 상기 금속층은, 예를 들어, 알루미늄, 철, 구리, 주석, 니켈, 코발트, 은, 스테인레스, 및 티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 이들의 합급일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 내부 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 열융착성 고분자로 이루어지며, 상기 열융착성 고분자는 폴리올레핀(polyolefin)일 수 있고, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)일 수 있다.

본 발명은 또한, 이러한 본 발명에 따른 전지셀 케이스를 딥 드로잉 성형에 의해 제조하는 장치로서,

수납부에 대응하는 형상의 만입부가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그; 및

상기 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트의 변형에 의해 수납부를 형성하는 펀칭 지그;

를 포함하고 있고,

상기 펀칭 지그에서, 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들 중에서, 적어도 하나 모서리의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치를 제공한다.

상기에서 설명한 바와 같이 파우치형 전지셀 케이스의 수납부는 딥 드로잉 성형에 의해 행해지는 바, 수납부의 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)이 0.8 mm 내지 1.5 mm가 되도록 하기 위해서는, 딥 드로잉 성형을 행하기 위한 지그에서 상기 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 부분의 곡률 반경(r)이 상기 곡률 반경을 가져야 한다.

여기서, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 공정에서 수납부의 하부 엣지들로 변형될 라미네이트 시트의 부분에 직접적으로 접촉하여 하부 엣지의 형상을 결정하는 것은 상기 펀칭 지그이므로, 상기 펀칭 지그에서 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들의 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm일 수 있고, 역시 상세하게는 1.0 mm 내지 1.5 mm일 수 있다. 이때, 상기 하부 엣지들 모두가 상기 곡률 반경을 갖는 것이 더욱 바람직한 바, 상기 펀칭 지그에서 라미네이트 시트에 직접 접촉하는 하면의 4개의 모서리들의 곡률 반경이 모두 0.8 mm 내지 1.5 mm, 상세하게는 1.0 mm 내지 1.5 mm인 것이 바람직하다.

유사하게, 수납부의 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)이 0.3 mm 내지 1.0 mm가 되도록 하기 위해서는, 딥 드로잉 성형을 행하기 위한 지그에서 상기 수납부의 상부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 부분의 곡률 반경(r')이 상기 곡률 반경을 가져야 한다.

여기서, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 공정에서 수납부의 상부 엣지들로 변형될 라미네이트 시트의 부분에 직접적으로 접촉하여 상부 엣지의 형상을 결정하는 것은 상기 다이 지그이므로, 상기 다이 지그에서 라미네이트 시트가 수납부의 상부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들의 곡률 반경이 0.3 mm 내지 1.0 mm일 수 있고, 역시 상세하게는 0.5 mm 내지 0.8 mm일 수 있다. 이때, 상기 상부 엣지들 모두가 상기 곡률 반경을 갖는 것이 더욱 바람직한 바, 상기 다이 지그에서 라미네이트 시트에 직접 접촉하는 상면의 4개의 모서리들의 곡률 반경이 모두 0.3 mm 내지 1.0 mm, 상세하게는 0.5 mm 내지 0.8 mm인 것이 바람직하다.

상기에서도 설명했지만, 곡률 반경은 딥 드로잉 성형에 따른 라미네이트 시트의 두께 변화율과 관련성을 갖는다. 구체적으로, 상기 지그들의 곡률 반경에 따라 딥 드로잉 성형 후의 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 달라진다. 구체적으로, 지그들의 곡률 반경이 커질 수록, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 성형 전후의 두께 차는 줄어든다.

이와 같은 이유로 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 딥 드로잉 성형 후 하부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 70 내지 100%일 수 있고, 상기 딥 드로잉 성형 후 상부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 50 내지 80%일 수 있다.

본 발명은 또한 상기 전지셀 케이스; 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 전해질;을 포함하는 전지셀을 제공하며, 상기 전지셀은 특별히 한정되지 아니하고, 상세하게는, 리튬염을 포함하는 전해액이 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬 이차전지일 수 있다.

상기 전극조립체는 충방전이 가능할 수 있도록 양극과 음극으로 구성되어 있으며, 예를 들어, 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조로서 폴딩형(젤리-롤) 방식, 스택형 방식 또는 스택/폴딩형 방식으로 이루어질 수 있다.

상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_1+xMn_2-xO₄ (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi_1-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn_2-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li₂Mn₃MO₈ (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNi_xMn_2-xO₄로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

상기 음극은 음극 집전체 상에 상기 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_1-xMe'_yO_z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄, and Bi₂O₅ 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.

상기 바인더와 도전재 및 필요에 따라 첨가되는 충진제는 양극에서의 설명과 동일하다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.

상기 전해질은 리튬염 함유 비수계 전해질일 수 있으며, 상기 리튬염 함유 비수계 전해질은 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있고, 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiI-LiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, LiPF₆, LiClO₄, LiBF₄, LiN(SO₂CF₃)₂ 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해액을 제조할 수 있다.

본 발명은, 상기 전지셀을 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공하고, 더 나아가, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.

상기 디바이스는, 한정되지 아니하나, 구체적인 예로는 모바일 전자기기, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 수납부를 형성하기 위한 딥 드로잉의 성형 가공시 전극조립체가 내장되는 수납부의 하부 엣지들을 형성하는 지그들의 모서리 부분의 곡률 반경을 조절하여 상기 엣지들의 곡률 반경을 기존 대비 증가시킴으로써, 매우 간단한 방법으로 상기 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 크게 얇아지는 것을 방지해, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등으로 인한 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등의 문제 없이 전지 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이와 동시에 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 비교적 강도가 우수한 상부 엣지들의 곡률 반경은 유지하여 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간이 증가하는 것을 방지함으로써 용량의 감소를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 파우치 케이스의 사시도이다;
도 2는 수납부를 포함하는 제 1 케이스의 제조 공정을 도시하는 공정도이다;
도 3은 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 종래 제 1 케이스의 수납부 제조 공정을 도시한 단면도이다;
도 4는 도 3의 엣지들을 포함한 부분(A)의 확대도이다;
도 5는 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 케이스의 수납부 제조 공정을 도시하는 단면도이다;
도 6은 도 5의 엣지들을 포함한 부분(B)의 확대도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.

상기 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지셀 케이스는 전극조립체가 수납되는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 제 1 케이스와 이러한 제 1 케이스에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스로 구성되고, 제 1 케이스는 전극조립체가 탑재되는 기저부와 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 그리고 수납부의 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하는 수납부와; 수납부로부터 연장된 밀봉부들; 수납부의 측벽들과 밀봉부를 연결하며 곡면을 가진 상부 엣지들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.

또한, 도 2에서 설명한 바와 같이, 딥 드로잉 성형으로 인한 수납부의 제조 공정은, 만입부가 형성되어 있는 다이 지그 상에 라미네이트 시트를 탑재하고(과정 (a) 및 (b)), 이후 펀칭 지그를 만입부에 삽입시켜 라미네이트 시트를 만입부의 형상에 대응되도록 변형시키고 펀칭 지그을 제거하는 방법으로 이루어진다(과정 (c) 및 (d)).

본 발명에서 이러한 케이스의 구조 및 수납부의 제조 공정에 대해서 도 1 및 도 2에서 상세하게 설명하였는 바, 이하에서는 도 3 및 도 4의 종래 전지셀 케이스과 다른, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 전지셀 케이스 중 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 구조의 수납부를 포함하는 제 1 케이스를 제조하는 공정과 이로부터 형성된 제 1 케이스의 하부 엣지 부분들을 확대한 모식도를 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 5 및 도 6에는, 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 케이스(120)의 수납부(121) 제조 공정을 도시한 단면도와, 여기서 엣지들(124, 126)을 포함하는 부분(B)를 확대 도시한 모식도를 제공하고 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 케이스(120)은 딥 드로잉 성형에 의해 내측에 전극조립체를 내장하는 수납부(121)를 형성한다.

딥 드로잉 성형은 다이 지그(140) 상부에 라미네이트 시트를 탑재하고 펀칭 지그(150)을 다이 지그(140)의 만입부(141)에 삽입한 후 제거하여 라미네이트 시트를 만입부(141)의 형상에 대응되도록 변형시키는 방법으로 수납부(121)를 형성함으로써 이루어진다.

이때, 다이 지그(140)에서 라미네이트 시트가 수납부(121)의 상부 엣지(126)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(142)의 곡률 반경(r')은 0.3 mm 내지 1.0 mm의 범위를 갖고, 펀칭 지그(150)에서 라미네이트 시트가 수납부(121)의 하부 엣지(124)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(151)의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5mm의 범위를 갖고, 따라서, 딥 드로잉 공정을 수행한 후, 제 1 케이스(120)의 하부 엣지(124)들 및 상부 엣지(126)들의 곡률 반경(R) 또한, 각각 상기 범위를 갖는다.

이는, 상부 엣지(126)들은 제 1 케이스에 결합하여 케이스를 밀봉하는 제 2 케이스가 접합되면서 하부 엣지(124)들에 비해 소정의 강도를 가질 수 있는 바, 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간의 증가 및 밀봉부 폭의 증가를 최소화시키고 용량을 최대한 확보하기 위해 곡률 반경(r')을 종래와 유사하게 유지하는 한편, 실질적으로 외부 충격시 보다 취약한 하부 엣지(124)들은 곡률 반경(r)을 증가시켜 두께가 매우 얇아지는 것을 막음으로써 크랙 또는 파열을 방지하기 위함이다.

이러한 지그들(140, 150)의 곡률 반경(r, r')은, 라미네이트 시트가 연신되는 정도에 영향을 미치며, 구체적으로, 곡률 반경이(r, r')이 커질수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 줄어든다.

따라서, 본 발명에 따라 펀칭 지그(150)의 곡률 반경(r)을 0.8 mm 내지 1.5 mm의 값으로 크게 하여 하부 엣지(124)들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)를 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 70% 내지 100%로 조절할 수 있어, 하부 엣지(124)들이 너무 얇아지는 것을 방지할 수 있고, 다이 지그(140)의 곡률 반경(r')은 0.3 mm 내지 1.0 mm의 값으로 하여 상부 엣지(126)들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t')를 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 50 내지 80%로 조절할 수 있다.

결과적으로, 딥 드로잉 성형에 사용되는 펀칭 지그의 모서리의 곡률 반경을 조절하는 매우 간단한 방법으로, 상기 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 크게 얇아지는 것을 방지해, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등으로 인한 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등의 문제 없이 전지 안전성을 확보하면서도 상부 엣지들의 곡률 반경은 너무 커지지 않게 하여 부피 대비 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면 및 실험데이터 등을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

1. 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스로서,
   전극조립체와 전해질을 수납하는 수납부를 포함하고 있고;
   상기 수납부는, 전극조립체가 상면에 탑재되는 기저부와, 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 및 상기 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하고 있으며;
   상기 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 엣지들 모두의 곡률 반경은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 엣지들 모두의 곡률 반경은 1 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 케이스는, 수납부의 외주로부터 연장된 밀봉부, 및 수납부의 측벽들과 상기 밀봉부를 연결하며 곡면을 가진 상부 엣지들을 추가로 포함하고 있고;
   상기 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경은 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 엣지들 모두의 곡률 반경은 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 상부 엣지들 모두의 곡률 반경은 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.5 mm 내지 0.8 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm 범위 내인 하부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 70 내지 100%이고, 상기 곡률 반경이 0.3 mm 내지 1.0 mm 범위 내인 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 50 내지 80%인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 케이스는, 상기 수납부를 포함하는 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스의 일측 단부에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 케이스는, 상기 수납부를 포함하는 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스에 대해 독립적인 부재로서 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 케이스는 수납부가 없이 평평한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.
11. 제 1 항에 따른 전지셀 케이스를 딥 드로잉 성형에 의해 제조하는 장치로서,
    수납부에 대응하는 형상의 만입부가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그; 및
    상기 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트의 변형에 의해 수납부를 형성하는 펀칭 지그;
    를 포함하고 있고,
    상기 펀칭 지그에서, 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들 중에서, 적어도 하나 모서리의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 다이 지그에서, 라미네이트 시트가 수납부의 상부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들 중에서 적어도 하나 모서리의 곡률 반경은, 펀칭 지그의 대응하는 모서리의 곡률 반경보다 작은 범위에서, 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 딥 드로잉 성형 후 하부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 70 내지 100%인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 딥 드로잉 성형 후 상부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 50 내지 80%인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치.
15. 제 1 항에 따른 전지셀 케이스;
    양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 및
    전해질;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
16. 제 15 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
17. 제 16 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
18. 제 17 항에 따른 전지팩을 포함하는 디바이스.

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