WO2021246608A1 - 에너지 밀도가 증가된 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

에너지 밀도가 증가된 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a pouch-type secondary battery with increased energy density and a method for manufacturing the same, and specifically, a stacked electrode assembly including two or more intermediate assemblies in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked, and a case for accommodating the stacked electrode assembly It relates to a pouch-type secondary battery including a case in which the width of the central portion is greater than the width of the upper surface and the lower surface, and a method for manufacturing the same.
  • Secondary batteries that can store electric energy produced due to the development of alternative energy due to air pollution and energy depletion caused by the use of fossil fuels.
  • Secondary batteries that can be charged and discharged are closely used in daily life, such as being used in mobile devices, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.
  • Rechargeable batteries which are used as energy sources for various electronic devices that are indispensable in modern society, are increasing in capacity due to the increase in usage and complexity of mobile devices, and the development of electric vehicles. In order to meet the needs of users, capacity is increased by arranging a plurality of battery cells or by providing a plurality of positive electrodes, separators, and negative electrodes in one battery cell.
  • a battery module or battery pack in which a plurality of battery cells are connected is provided with a cooling unit capable of lowering the temperature inside the battery to increase the safety of the battery, and in the case of a cylindrical secondary battery, it is located on the upper part of the case or the case itself. It has a structure that can dissipate heat.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a pouch-type secondary battery according to the prior art.
  • the electrode assembly 10 including the negative electrode 12 provided and the separator 13 disposed between the positive electrode and the negative electrode is accommodated in the case 20 .
  • the case 20 is formed in a rectangular rectangular parallelepiped shape corresponding to the size of the electrode assembly 10 for accommodating a plurality of electrode assemblies 10 formed in the same size.
  • the case 20 in the form of a rectangular parallelepiped is difficult to effectively dissipate the heat generated inside the case 20 .
  • Patent Document 1 a laminate of an electrode assembly having a shape that becomes wider toward the middle part is accommodated in a case having a corresponding shape. and, thereby, there is a problem in that the capacity of the battery cell is reduced.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0062445 (2014.05.23)
  • the present invention is to solve the above problems, and in a pouch-type secondary battery, the laminated electrode assembly is accommodated without a separation film in a case that easily emits heat generated inside the case, so that the electrolyte impregnation property is high and the heat dissipation effect is excellent
  • An object of the present invention is to provide a pouch-type secondary battery.
  • Another object of the present invention is to provide a configuration in which the shape of the laminated electrode assembly is not deformed in the case even when the laminated electrode assembly is accommodated in the case without a separate separation film.
  • the pouch-type secondary battery according to the present invention is a stacked electrode assembly including at least two intermediate assemblies in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked, and a case for accommodating the stacked electrode assembly Including, the case is characterized in that the area of the central portion of the case is larger than the area of the upper surface and the lower surface.
  • the first electrode may be a single-sided electrode in which the first electrode active material is applied to only one surface of the current collector
  • the second electrode may be a double-sided electrode in which the second electrode active material is applied to both surfaces of the current collector.
  • single-sided electrode/separator/double-sided electrode/separator/single-sided electrode may be stacked.
  • An insulating film may be provided between the intermediate assemblies.
  • the first electrode is an insulating coating electrode in which a first electrode active material is coated on one surface of a current collector and an insulating material is coated on the other surface
  • the second electrode is a second electrode active material coated on both sides of the current collector It may be a double-sided electrode.
  • the intermediate assembly may be stacked so that the first electrode active material coated surface of the first electrode faces the second electrode.
  • a 1-1 electrode/separator/second electrode/separator/1-2 electrode may be stacked, and the 1-1 electrode and the 1-2 electrode may be insulating coating electrodes.
  • a 1-1 electrode/separator/second electrode/separator/1-2 electrode is stacked, the 1-1 electrode is an insulating coating electrode, and the 1-2 electrode is the first electrode It may be a single-sided electrode in which the first electrode active material is applied to only one surface of the current collector.
  • the size of the intermediate assembly may vary according to the width of the case.
  • the pouch-type secondary battery manufacturing method comprises the steps of S1) forming an intermediate assembly in which the first electrode, the separator, and the second electrode are stacked, S2) preparing a case in which the area of the central part of the case is larger than the area of the upper and lower surfaces and S3) stacking intermediate assemblies having different widths to correspond to the width of the case to form a stacked electrode assembly, and S4) accommodating the electrode assembly in the case.
  • the first electrode is a single-sided electrode in which the first electrode active material is applied to only one surface of the current collector, and the second electrode is a second electrode active material is applied to both surfaces of the current collector. It may be a double-sided electrode.
  • an insulating film may be provided between the intermediate assemblies.
  • the first electrode is an insulating coating electrode in which a first electrode active material is coated on one side of the current collector and an insulating material is coated on the other side
  • the second electrode is an insulating coating electrode having a second electrode active material coated on both sides of the current collector. It may be a double-sided electrode.
  • the intermediate assembly may be stacked so that the first electrode active material coated surface of the first electrode faces the second electrode.
  • a 1-1 electrode/separator/second electrode/separator/1-2 electrode may be stacked, and the 1-1 electrode and the 1-2 electrode may be an insulating coating electrode.
  • a 1-1 electrode/separator/second electrode/separator/1-2 electrode is stacked, the 1-1 electrode is an insulating coating electrode, and the 1-2 electrode is a current collector. It may be a single-sided electrode in which the first electrode active material is coated only on one surface of
  • the present invention may be a battery module or battery pack including a pouch-type secondary battery having one or more non-conflicting configurations among the above-mentioned features, or a device in which the pouch-type secondary battery is mounted.
  • one or two or more non-conflicting configurations among the above configurations may be selected and combined.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a pouch-type secondary battery according to the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic side view of a pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • the first electrode is expressed as a negative electrode
  • the second electrode is expressed as a positive electrode
  • the first electrode active material is a negative electrode active material
  • the second electrode active material is a negative electrode active material
  • the 1-1 electrode is a first negative electrode
  • the first- The second electrode was described as a second cathode, the single-sided electrode as a single-sided cathode, the double-sided electrode as a double-sided anode, and the insulating coating electrode as an insulating coated cathode.
  • this is for convenience of description and is not limited thereto, and the above-mentioned negative electrode and positive electrode may be interchanged.
  • FIG. 2 is a schematic side view of a pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • the pouch-type secondary battery according to the present invention is a stacked electrode assembly 100 (b) including at least two intermediate assemblies 100 (a) in which a positive electrode 110, a separator 130, and a negative electrode 120 are stacked. and a case 200 for accommodating the stacked electrode assembly 100(b), wherein the case has a central area larger than upper and lower areas.
  • the positive electrode 110 includes a positive electrode active material layer 112 applied to at least one surface of the positive electrode current collector 111 .
  • the positive electrode 110 according to the present invention is preferably a double-sided positive electrode in which the positive electrode active material layer 112 is present on both sides of the positive electrode current collector 111 .
  • the positive electrode active material layer 112 may be manufactured by applying a positive electrode mixture in which a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, and a filler may be further added to the positive electrode mixture if necessary.
  • the positive electrode current collector 111 is generally manufactured to have a thickness of 3 ⁇ m to 500 ⁇ m, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, for example, stainless steel, aluminum , nickel, titanium, and one selected from the surface-treated carbon, nickel, titanium, or silver on the surface of aluminum or stainless steel may be used, and specifically aluminum may be used.
  • the positive electrode current collector 111 may form fine concavities and convexities on its surface to increase adhesion with the positive electrode active material layer 112, and various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and nonwovens are available. It is possible.
  • the conductive material is typically added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black
  • conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers
  • metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder
  • conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate
  • conductive metal oxides such as titanium oxide
  • Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
  • the binder included in the positive electrode 110 is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. .
  • binders examples include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, and various copolymers.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • sulfonated EPDM styrene-butadiene rubber
  • fluororubber examples include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose,
  • the negative electrode 120 is prepared by coating the negative electrode active material on only one surface of the negative electrode current collector 121 and drying the negative electrode 120 having the negative electrode active material layer 122 on one surface. If necessary, the components as described above may be optionally further included.
  • the negative electrode 120 is a cross-sectional negative electrode in which the negative electrode active material layer 122 is present only on one surface of the negative electrode current collector 121, the space occupied by the negative electrode 120 in the pouch-type secondary battery is reduced, which is the case of the pouch-type secondary battery. capacity is improved.
  • the negative electrode active material examples include carbon such as non-graphitizable carbon and graphitic carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ⁇ x ⁇ 1), Li x WO 2 (0 ⁇ x ⁇ 1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : metal composite oxides such as Al, B, P, Si, elements of Groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; 0 ⁇ x ⁇ 1;1 ⁇ y ⁇ 3;1 ⁇ z ⁇ 8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloys; tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; conductive polymers such as polyacetylene; A Li-Co
  • the separator 130 is interposed between the anode 110 and the cathode 120, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.
  • the pore diameter of the separator 130 is generally 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m, and the thickness is generally 5 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the separation membrane 130 include olefin-based polymers such as chemical-resistant and hydrophobic polypropylene; A sheet or non-woven fabric made of glass fiber or polyethylene is used.
  • a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as the separator 130 .
  • the intermediate assembly 100 (a) and the stacked electrode assembly 100 (b) have a structure in which a rectangular anode 110 and a cathode 120 are stacked with a separator 130 interposed therebetween.
  • a stacked assembly or unit cells composed of a lamination-stacked assembly in which the separator 130 is stacked and attached to each other may be formed, but the present invention is not limited thereto.
  • the intermediate assembly 100 (a) and the stacked electrode assembly 100 (b) are wound after interposing a long sheet-type separator between the anode and the cathode, which reduces their electrolyte impregnation property. It is preferable not to have a structure such as a jelly-roll type assembly or a stack-folding type assembly in which the unit cells are wound by a long separation film.
  • the intermediate assembly 100(a) may have a structure in which single-sided negative electrode 120 / separator 130 / double-sided positive electrode 110 / separator 130 / single-sided negative electrode 120 are stacked.
  • the thickness of one intermediate assembly 100(a) is reduced by using the cross-sectional cathode 120 for the intermediate assembly 100(a), and through this, the intermediate assembly 100(a) is finely It is advantageous for balancing the overall balance of the stacked electrode assembly 100(b) by adjusting the size to different sizes.
  • the sizes of the positive electrode 110 , the negative electrode 120 , and the separator 130 in the intermediate assembly 100(a) are the same as each other, and in the stacked electrode assembly 100(b), the intermediate assembly 100 (a))
  • the size of the liver may be different. That is, the size of the intermediate assembly 100 (a) may vary depending on the width or shape of the case 200 .
  • An insulating film 140 may be provided between the intermediate assemblies 100(a) to form the stacked electrode assembly 100(b).
  • the insulating film 140 is disposed at a position where the intermediate assemblies 100 (a) face each other to perform an insulation function.
  • the negative electrode 120 may be an insulating coated negative electrode in which the negative electrode active material layer 122 is applied on one surface of the negative electrode current collector 121 and an insulating material is coated on the other surface.
  • the insulating coating negative electrode may be disposed so that the negative active material coating surface, that is, the negative electrode active material layer 122 faces the positive electrode 110 in the intermediate assembly 100 (a).
  • a first cathode/separator 130/anode 110/separator 130/second cathode are stacked, and both the first cathode and the second cathode are stacked.
  • It may be a multi-insulation-coated negative electrode
  • the first negative electrode may be an insulation-coated negative electrode
  • the second negative electrode may be a single-sided negative electrode.
  • the intermediate assembly 100(a) is preferably stacked so that the arrangement of the first cathode and the second cathode is the same.
  • the intermediate assembly 100(a) and the stacked electrode assembly 100(b) are accommodated in a case 200, and the case 200 is typically of a laminate sheet structure of an inner layer/metal layer/outer layer. . Since the inner layer is in direct contact with the electrode assembly, it must have insulation and electrolyte resistance, and for sealing with the outside, the sealing property, that is, the sealing portion where the inner layers are thermally bonded to each other must have excellent thermal bonding strength.
  • the material of the inner layer may be selected from polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutylene, etc., polyurethane resins and polyimide resins having excellent chemical resistance and good sealing properties, but is not limited thereto, Polypropylene excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is the most preferable.
  • polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutylene, etc.
  • polyurethane resins and polyimide resins having excellent chemical resistance and good sealing properties, but is not limited thereto
  • Polypropylene excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is the most preferable.
  • the metal layer in contact with the inner layer corresponds to a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside.
  • an outer layer is provided on the other side of the metal layer, and this outer layer can be made of a heat-resistant polymer with excellent tensile strength, moisture permeability and air permeability prevention so as to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly.
  • a heat-resistant polymer with excellent tensile strength, moisture permeability and air permeability prevention so as to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly.
  • nylon or polyethylene terephthalate may be used, but is not limited thereto.
  • the width of the central portion of the case may be greater than the width of the upper surface and the lower surface.
  • the case is a case having an upper cup and a lower cup, and the upper cup and the lower cup may have a trapezoidal shape with the widest abutting surfaces, respectively.
  • the depth of the upper cup may be smaller than the depth of the lower cup. This is to be accommodated in the case 200 without the stacked electrode assembly 100(b) collapsing.
  • the inclination of the cup is 120° to 160° with respect to the bottom surface of the case 200 .
  • the bottom surface of the case 200 is the case surface of the upper cup or lower cup facing the wide surface on which the electrodes and separators of the intermediate assembly 100 (a) and the stacked electrode assembly 100 (b) are stacked.
  • the case surface of the upper cup or the lower cup facing the intermediate assembly 100(a) and the surfaces excluding the wide surface of the stacked electrode assembly 100(b) is the side surface of the case 200 .
  • the inclination of the cup is the bottom surface of the case 200 and the side surface of the case 200 inside the case 200 accommodating the intermediate assembly 100 (a) and the stacked electrode assembly 100 (b)). It means an angle between, and a right angle between the bottom surface of the case 200 and the side surface of the case 200 positioned vertically is excluded.
  • the heat dissipation effect of the case 200 is reduced, and the capacity increase effect of the stacked electrode assembly 100 (b) to accommodate is also reduced.
  • the size difference between the intermediate assembly 100(a) in the case 200 increases and the stacked electrode assembly is caused by an external impact. There may be a problem that the shape of (100(b)) may be deformed.
  • the present invention is a pouch-type secondary battery manufacturing method, S1) forming an intermediate assembly in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked, S2) preparing a case in which the area of the central part of the case is larger than the area of the upper and lower surfaces, S3 ) stacking intermediate assemblies having different widths to correspond to the width of the case to form a stacked electrode assembly, and S4) accommodating the electrode assembly in the case.
  • the intermediate assembly is formed as described above, by stacking the intermediate assemblies having different widths to form a stacked electrode assembly, a stacked electrode assembly having a constant center of gravity can be formed.
  • the intermediate assembly having stronger bonding force is coupled to the initial state and may have little effect on the performance of the battery.
  • the intermediate assembly which has a high bonding force between the electrode and the separator, receives an external shock, relatively little deformation occurs compared to the stacked electrode assembly, and the initial state can be maintained, so that the external shock has little effect on the performance of the secondary battery have.
  • the negative electrode is a single-sided negative electrode in which a negative active material is applied only on one side of the current collector, and the positive electrode is a positive electrode active material is applied to both sides of the current collector
  • a double-sided anode can be used.
  • an intermediate assembly laminated in the form of single-sided negative electrode/separator/double-sided positive electrode/separator/ single-sided negative electrode may be used.
  • an insulating film or an insulating coating anode may be used between the intermediate assemblies as mentioned above.
  • the present invention may be a battery module or battery pack including a pouch-type secondary battery having any one or more of the characteristics described above.
  • the present invention may be a device equipped with a pouch-type secondary battery.
  • the device may be an electronic device including a large-capacity battery, such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.
  • a large-capacity battery such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.
  • the pouch-type secondary battery according to the present invention includes a multilayer electrode assembly excellent in electrolyte impregnation property because the separation film is not wrapped, and the shape of the housing unit for accommodating it is determined that the area of the central part of the case is the area of the upper surface and the lower surface. It is set larger and the size of the electrode assembly is stacked according to the case, so that the capacity is larger than that of a conventional pouch-type secondary battery.
  • the heat dissipation effect is also excellent.

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Abstract

본 발명은 중간조립체를 하나 이상 적층한 적층형 전극조립체 및 이를 수납하는 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 케이스를 구비하여 용량이 크고 내부 열을 방출하기에 용이한 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. (대표도) 도 2

Description

에너지 밀도가 증가된 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법
본 출원은 2020년 06월 04일자 한국 특허 출원 제2020-0067950호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 에너지 밀도가 증가된 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 양극, 분리막, 음극이 적층되어 있는 중간조립체를 둘 이상 포함하는 적층형 전극조립체와 상기 적층형 전극조립체를 수납하는 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 것을 특징으로 하는 케이스를 포함하는 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 다수의 전지 셀을 배치하거나 하나의 전지 셀 내에 다수의 양극, 분리막, 음극을 구비하여 용량을 높이고 있다.
다수의 전지 셀을 하나로 연결하여 사용하거나 하나의 전지 셀의 용량이 큰 경우, 전지 셀 내부에서 발생한 열을 방출하지 못해 과부하 등의 문제점이 발생할 수 있다. 특히 하나의 전지 셀의 용량이 큰 경우나 다수의 전지 셀을 연결하는 경우 과부하로 인해 전지 셀 내부의 온도가 상승하여 전지 셀의 이상 상태를 증폭시키는 등의 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 다수의 전지 셀을 연결한 배터리 모듈이나 배터리 팩은 전지 내부의 온도를 낮출 수 있는 냉각부를 구비하여 전지의 안전성을 높이고 있고, 원통형 이차전지의 경우, 케이스 상부 또는 케이스 자체에서 방열을 할 수 있는 구조를 구비하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지의 측면 모식도이다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지의 경우, 양극 집전체(11(a)) 및 상기 양극 집전체(11(a))의 일면 또는 양면에 도포된 양극 활물질층(11(b))을 구비하고 있는 양극(11), 음극 집전체(12(a)) 및 상기 음극 집전체(12(a))의 일면 또는 양면에 도포된 음극 활물질층(12(b))을 구비하고 있는 음극(12) 및 상기 양극과 음극 사이에서 배치된 분리막(13)을 포함하는 전극조립체(10)를 케이스(20) 내에 수납하고 있다.
상기 케이스(20)는 서로 동일한 크기로 형성된 다수의 전극조립체(10)를 수납하기 위한 수납부가 상기 전극조립체(10)의 크기에 대응되는 사각형 직육면체 형태로 형성되어 있다.
하지만 사각형 직육면체 형태의 케이스(20)는 상기 케이스(20) 내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 어렵다.
특허문헌 1에서는 중간부로 갈수록 폭이 넓어지는 형태의 전극조립체의 적층체를 이에 대응되는 형태의 케이스에 수납하고 있으나, 전극조립체들을 적층한 후 이를 분리 필름으로 감싸고 있어 전극조립체의 전해액 함침성이 저하되고, 이로 인해 전지 셀의 용량이 감소하게 되는 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2014-0062445호(2014.05.23)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 이차전지에 있어서, 케이스 내부에서 발생한 열을 방출하기 쉬운 케이스 내에 분리필름 없이 적층형 전극조립체를 수납하여 전해액 함침성이 높고, 방열효과가 뛰어난 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 별도의 분리필름 없이도 적층형 전극조립체를 케이스 내에 수납하여도 케이스 내에서 상기 적층형 전극조립체의 형태가 변형되지 않는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 적층되어 있는 중간조립체를 적어도 둘 이상 포함하는 적층형 전극조립체 및 상기 적층형 전극조립체를 수납하는 케이스를 포함하며, 상기 케이스는 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 전극은 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극이고, 상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극일 수 있다.
또한 상기 중간조립체는 단면 전극/분리막/양면 전극/분리막/단면 전극이 적층될 수 있다.
상기 중간조립체들 사이에 절연 필름이 구비되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제1 전극은 집전체의 일면에 제1 전극 활물질이 도포되어 있고, 타면에는 절연 물질이 코팅되어 있는 절연 코팅 전극이고, 상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극일 수 있다.
또한, 상기 중간조립체는 상기 제1 전극의 제1 전극 활물질 도포면이 제2 전극을 향하도록 적층될 수 있다.
상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고, 상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 절연 코팅 전극일 수 있다.
또한 상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고, 상기 제1-1 전극은 절연 코팅 전극이고, 상기 제1-2 전극은 상기 제1 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극일 수 있다.
상기 적층형 전극조립체는 상기 케이스의 넓이에 따라 상기 중간조립체의 크기가 달라질 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조방법은 S1) 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 적층되어 있는 중간조립체를 형성하는 단계, S2) 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 케이스를 준비하는 단계, S3) 상기 케이스의 넓이에 대응하도록 넓이가 다른 중간조립체를 적층하여 적층형 전극조립체를 형성하는 단계 및 S4) 상기 전극조립체를 상기 케이스에 수납하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조방법에서 상기 제1 전극은 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극이고, 상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조방법의 상기 S3) 단계에서 상기 중간조립체들 사이에 절연 필름이 구비되어 있을 수 있다.
또한 상기 제1 전극은 집전체의 일면에 제1 전극 활물질이 도포되어 있고, 타면에는 절연 물질이 코팅되어 있는 절연 코팅 전극이고, 상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극일 수 있다.
이 때, 상기 중간조립체는 상기 제1 전극의 제1 전극 활물질 도포면이 제2 전극을 향하도록 적층되어 있을 수 있다.
또한 상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고, 상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 절연 코팅 전극일 수 있다.
게다가 상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고, 상기 제1-1 전극은 절연 코팅 전극이고, 상기 제1-2 전극은 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극일 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급된 특징 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 구비하고 있는 파우치형 이차전지를 포함하는 배터리 모듈 또는 배터리 팩이거나, 상기 파우치형 이차전지가 장착된 디바이스 일 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지의 측면 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 측면 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 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 경우 뿐만 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.
이하 설명에서는 제1 전극은 음극, 제2 전극은 양극으로 표현하였고, 이에 따라 제1 전극 활물질은 음극 활물질, 제2 전극 활물질은 음극 활물질, 제1-1 전극은 제1 음극으로, 제1-2 전극은 제2 음극으로 표현하였고, 단면 전극은 단면 음극, 양면 전극은 양면 양극, 절연 코팅 전극은 절연 코팅 음극으로 설명하였다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 언급된 음극과 양극이 서로 바뀔 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 측면 모식도이다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 양극(110), 분리막(130), 음극(120)이 적층되어 있는 중간조립체(100(a))를 적어도 둘 이상 포함하는 적층형 전극조립체(100(b)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))를 수납하는 케이스(200)를 포함하며, 상기 케이스는 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 양극(110)은 양극 집전체(111)의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질층(112)을 포함한다. 다만 본 발명과 같은 중간조립체(100(a))를 형성하기 위해 본 발명에 따른 양극(110)은 양극 집전체(111)의 양면에 양극 활물질층(112)이 존재하는 양면 양극인 것이 바람직하다. 상기 양극 활물질층(112)은 양극 활물질, 도전재 및 바인더가 혼합된 양극 합제를 도포하여 제조될 수 있고, 필요에 따라서는 상기 양극 합제에 충진제를 더 첨가할 수 있다.
상기 양극 집전체(111)는 일반적으로 3 μm~ 500 μm의 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 상기 양극 집전체(111)는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질층(112)과의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은, 예를 들어, 상기 양극 활물질 입자 외에, 리튬 니켈 산화물(LiNiO 2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li 1+xMn 2-xO 4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO 3, LiMn 2O 3, LiMnO 2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li 2CuO 2); LiV 3O 8, LiV 3O 4, V 2O 5, Cu 2V 2O 7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi 1-xM xO 2 (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 xO 2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li 2Mn 3MO 8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn 2O 4; 디설파이드 화합물; Fe 2(MoO 4) 3 등으로 구성될 수 있으며, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 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 양극(110)에 포함되는 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 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-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 음극(120)은 음극 집전체(121)의 일면에만 음극 활물질을 도포, 건조하여 음극 활물질층(122)이 일면에 존재하는 음극(120)을 제작한다. 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극(120)이 음극 집전체(121)의 일면에만 음극 활물질층(122)이 존재하는 단면 음극으로 존재함으로써, 파우치형 이차전지 내에서 음극(120)이 차지하는 공간이 줄어 파우치형 이차전지의 용량이 향상된다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li xFe 2O 3(0≤x≤1), Li xWO 2(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, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2O 3, Pb 3O 4, Sb 2O 3, Sb 2O 4, Sb 2O 5, GeO, GeO 2, Bi 2O 3, Bi 2O 4, 및 Bi 2O 5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막(130)은 양극(110)과 음극(120) 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막(130)의 기공 직경은 일반적으로 0.01 μm ~ 10 μm이고, 두께는 일반적으로 5 μm ~ 300 μm이다. 이러한 분리막(130)으로는, 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 분리막(130)을 겸할 수도 있다.
상기 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))는 장방형의 양극(110) 및 음극(120)이 분리막(130)을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 조립체 또는 단위셀들이 분리막(130)을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다. 다만, 상기 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))는 이들의 전해액 함침성을 감소시키는 형태인 긴 시트형의 분리막을 양극 및 음극 사이에 개재한 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체 또는 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체와 같은 구조가 아닌 것이 바람직하다.
이때, 상기 중간조립체(100(a))는 단면 음극(120)/ 분리막(130)/ 양면 양극(110)/ 분리막(130)/ 단면 음극(120)이 적층되어 있는 구조일 수 있다.
상기와 같이 중간조립체(100(a))에 단면 음극(120)을 사용함으로써 하나의 중간조립체(100(a))의 두께가 줄어들게 되고, 이를 통해 상기 중간조립체(100(a))를 미세하게 다른 크기로 조절하여 상기 적층형 전극조립체(100(b))의 전체적인 균형을 맞추기에 유리하다.
이때, 상기 중간조립체(100(a)) 내의 양극(110), 음극(120) 및 분리막(130)의 크기는 서로 동일한 크기이고, 상기 적층형 전극조립체(100(b))에서 상기 중간조립체(100(a)) 간의 크기는 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 중간조립체(100(a))는 케이스(200)의 넓이나 형태에 따라 그 크기가 달라질 수 있다.
상기 적층형 전극조립체(100(b))를 형성하기 위해 상기 중간조립체(100(a))들 사이에는 절연 필름(140)이 구비되어 있을 수 있다. 상기 절연 필름(140)은 상기 중간조립체(100(a))들이 서로 마주보는 위치에 배치되어 절연의 역할을 수행한다.
또는 상기 절연 필름(140) 대신 상기 음극(120)이 음극 집전체(121)의 일면에 음극 활물질층(122)이 도포되고, 타면에 절연 물질이 코팅되어 있는 절연 코팅 음극일 수 있다.
이 때, 상기 절연 코팅 음극은 상기 중간조립체(100(a)) 내에서 음극 활물질 도포면, 즉 음극 활물질층(122)이 상기 양극(110)을 향하도록 배치되어 있을 수 있다.
즉, 상기 중간조립체(100(a))는 제1음극/ 분리막(130)/ 양극(110)/ 분리막(130)/ 제2음극이 적층되어 있고, 상기 제1음극 및 상기 제2음극이 모두 다 절연 코팅 음극일 수도 있고, 상기 제1음극이 절연 코팅 음극이고, 상기 제2음극은 단면 음극일 수도 있다.
상기 제1음극이 절연 코팅 음극이고, 상기 제2음극이 단면 음극인 경우, 상기 중간조립체(100(a))는 상기 제1음극과 상기 제2음극의 배치가 동일하도록 적층되는 것이 바람직하다.
상기 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))는 케이스(200)에 수납되며, 케이스(200)는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.
그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 케이스(200)는 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 클 수 있다. 상기 케이스(200)의 일례로, 상기 케이스는 상부 컵과 하부 컵을 가진 케이스이고, 상기 상부 컵과 하부 컵은 각각 서로 맞닿는 면이 가장 넓은 사다리꼴의 형태를 가지고 있을 수 있다.
이 때, 상기 상부 컵의 깊이는 상기 하부 컵의 깊이보다 작을 수 있다. 이는 상기 적층형 전극조립체(100(b))가 무너지지 않으면서 상기 케이스(200) 내에 잘 수납되기 위함이다.
또한 상기 컵의 기울기는 상기 케이스(200)의 바닥면에 대해 120ㅀ 내지 160ㅀ인 것이 바람직하다. 본 발명에서 케이스(200)의 바닥면은 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))의 전극과 분리막들이 적층되는 넓은 면이 대면하는 상부 컵 또는 하부 컵의 케이스 면이고, 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))의 넓은면을 제외한 면들이 대면하는 상부 컵 또는 하부 컵의 케이스 면은 케이스(200)의 측면이다. 또한, 컵의 기울기는 중간조립체(100(a)) 및 상기 적층형 전극조립체(100(b))를 수납하는 케이스(200)의 내부에서 상기 케이스(200)의 바닥면과 케이스(200)의 측면 사이의 각도를 뜻하는 것이고, 케이스(200)의 바닥면과 수직으로 위치하는 케이스(200)의 측면 사이의 직각은 제외된다.
만약 컵의 기울기가 상기 케이스(200)의 바닥면에 대해 120ㅀ이하인 경우, 상기 케이스(200)의 방열효과가 감소하고, 수납하는 적층형 전극조립체(100(b))의 용량 증가효과 또한 감소한다. 또한, 상기 컵의 기울기가 상기 케이스(200)의 바닥면에 대해 160ㅀ이상인 경우, 상기 케이스(200) 내의 상기 중간조립체(100(a))의 크기 차이가 커져 외부 충격 등에 의해 상기 적층형 전극조립체(100(b))의 형태가 변형될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 파우치형 이차전지 제조방법으로, S1) 양극, 분리막, 음극이 적층되어 있는 중간조립체를 형성하는 단계, S2) 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 케이스를 준비하는 단계, S3) 상기 케이스의 넓이에 대응하도록 넓이가 다른 중간조립체를 적층하여 적층형 전극조립체를 형성하는 단계 및 S4) 상기 전극조립체를 상기 케이스에 수납하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같이 중간조립체를 형성한 후, 넓이가 다른 중간조립체를 적층하여 적층형 전극조립체를 형성함으로써, 무게중심이 일정한 적층형 전극조립체를 형성할 수 있다. 또한, 각 중간조립체를 구성하는 각 양극, 분리막, 음극의 결합력을 강화시켜 본 발명에 따른 적층형 전극조립체의 안정성을 향상 시킬 수 있다.
즉, 상기 적층형 전극조립체가 외부 충격에 의해 흔들려서 상기 적층형 전극조립체의 형태가 변형되어도, 결합력이 더 강한 중간조립체는 초기 상태로 결합되게 되고 전지의 성능에 영향이 적을 수 있다.
전극과 분리막 사이 결합력이 높은 상기 중간조립체는 외부 충격을 받을 경우, 상기 적층형 전극조립체 대비 상대적으로 변형이 적게 발생하고, 초기 상태를 유지할 수 있으므로, 외부 충격이 이차전지의 성능에 대한 영향이 적을 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 크기를 최소화하면서 용량을 증가시키기 위해 상기 음극은 집전체의 일면에만 음극 활물질이 도포되어 있는 단면 음극이고, 상기 양극은 집전체의 양면에 양극 활물질이 도포되어 있는 양면 양극을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 단면 음극/ 분리막/ 양면 양극/ 분리막/ 단면 음극의 형태로 적층한 중간조립체를 사용할 수 있다.
또한 상기 중간조립체들 사이에는 상기 언급한 바와 같이 절연 필름을 구비하거나 절연 코팅 음극을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기 기재된 것 중 어느 하나 이상의 특징을 가지고 있는 파우치형 이차전지를 포함하는 배터리 모듈 또는 배터리 팩일 수 있다.
또한 본 발명은 파우치형 이차전지가 장착된 디바이스일 수 있다.
상기 디바이스는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등과 같이 대용량의 전지를 포함하는 전자기기일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
10 : 전극조립체
100(a) : 중간조립체
100(b) : 적층형 전극조립체
11, 110 : 양극
11(a), 111 : 양극 집전체
11(b), 112 : 양극 활물질층
12, 120 : 음극
12(a), 121 : 음극 집전체
12(b), 122 : 음극 활물질층
13, 130 : 분리막
140 : 절연 필름
20, 200 : 케이스
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 분리 필름이 감싸지 않아 전해액 함침성이 뛰어난 적층형 전극조립체를 포함하고, 이를 수납하는 수납부의 형태를 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 크게 설정하며 전극조립체의 크기를 상기 케이스에 따라 적층하여 종래의 파우치형 이차전지보다 용량이 크다는 장점이 있다.
또한 상기 케이스가 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 크기 때문에 방열 효과 또한 뛰어나다.
게다가 중간조립체를 형성한 후 이를 적층하여 별도의 분리 필름 등으로 극조립체를 고정하지 않아도 전극조립체의 형태가 유지되는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 적층되어 있는 중간조립체를 적어도 둘 이상 포함하는 적층형 전극조립체; 및
    상기 적층형 전극조립체를 수납하는 케이스;를 포함하며,
    상기 케이스는 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극이고,
    상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중간조립체는 단면 전극/분리막/양면 전극/분리막/단면 전극이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중간조립체들 사이에 절연 필름이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 집전체의 일면에 제1 전극 활물질이 도포되어 있고, 타면에는 절연 물질이 코팅되어 있는 절연 코팅 전극이고,
    상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중간조립체는 상기 제1 전극의 제1 전극 활물질 도포면이 제2 전극을 향하도록 적층된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고,
    상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 절연 코팅 전극인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중간조립체는 제1-1 전극/분리막/제2 전극/분리막/제1-2 전극이 적층되어 있고,
    상기 제1-1 전극은 절연 코팅 전극이고, 상기 제1-2 전극은 상기 제1 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 전극조립체는 상기 케이스의 넓이에 따라 상기 중간조립체의 크기가 달라지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  10. S1) 제1 전극, 분리막, 제2 전극, 분리막, 제1 전극이 적층되어 있는 중간조립체를 형성하는 단계;
    S2) 케이스 중앙부의 넓이가 상면 및 하면의 넓이보다 큰 케이스를 준비하는 단계;
    S3) 상기 케이스의 넓이에 대응하도록 넓이가 다른 중간조립체를 적층하여 적층형 전극조립체를 형성하는 단계; 및
    S4) 상기 전극조립체를 상기 케이스에 수납하는 단계;를 포함하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전극은 집전체의 일면에만 제1 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극이고,
    상기 제2 전극은 집전체의 양면에 제2 전극 활물질이 도포되어 있는 양면 전극인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 S3) 단계에서 상기 중간조립체들 사이에 절연 필름이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
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