WO2021251805A1 - 전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스 - Google Patents

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a battery pack, and an electronic device, and more particularly, to a battery cell, a battery pack, and an electronic device having improved durability by reducing damage due to bending.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and housing this electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • the lithium secondary battery may be classified into a can-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet.
  • the following limitations were followed in reducing the size of the battery cell.
  • the type of the electrode assembly of the battery cell is a stack & folding type
  • the folding operation of the electrode plates increases, which causes an increase in manufacturing time and material cost.
  • the reduction in width results in a reduction in the gap between the electrode leads of the battery cell, which causes a short circuit such as a short circuit of the electrode leads, thereby making manufacturing difficult.
  • an object of the present invention is to provide a battery cell, a battery pack, and an electronic device that have been devised to solve the above problems, and have improved durability by reducing damage due to bending.
  • Each of a plurality of electrode leads, an electrode assembly, an electrolyte, and a built-in pouch containing the electrode assembly, and the electrolyte, at least one of the plurality of electrode leads of one battery unit, at least one electrode lead is another battery unit at least two or more battery units inserted into the electrode assembly and electrically connected to each other;
  • At least two or more accommodating parts for accommodating each of the at least two or more battery units therein, and an exterior pouch having a bending part in which a portion of the plurality of electrode leads is located and a portion between at least two or more of the accommodating parts is bendable. do.
  • the bending part has a sealing area in which at least a portion is sealed
  • the bending part may be configured to be bent in the sealing area.
  • the bending part has a non-sealing area that is not sealed from one end to the other end of the exterior pouch
  • the non-sealing region may be configured to be bendable.
  • It may have a bent structure bent at least twice or more.
  • the electrode lead positioned in the bending portion may include an uneven portion bent at least twice or more.
  • the plurality of electrode leads include a positive electrode lead and a negative electrode lead
  • Any one of the positive lead and the negative lead of one battery unit is electrically connected to any one of the positive and negative electrodes of the other battery unit, and the other one extends to the outside of the other battery unit and protrudes to the outside of the exterior pouch,
  • Both the positive lead and the negative lead of the other battery unit protrude to the outside of the outer pouch
  • One of the positive lead and the negative lead of the other battery unit may be configured to sense the voltage of the one battery unit.
  • the electrode leads protruding to the outside of the external pouch of each of the at least two or more battery units may be arranged in parallel with each other.
  • the battery pack of the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery cells
  • the electronic device according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery pack.
  • the battery pack may further include an external case configured to accommodate the battery pack therein and to be bent along the bending part.
  • the battery cell of the present invention includes at least two battery units having a built-in pouch and an external pouch, so that the internal components of the battery cell can be double sealed by the built-in pouch and the external pouch. Even if the external pouch is damaged due to frequent bending of the bar and the bending part, the internal components of the internal pouch are not leaked to the outside. Accordingly, the stability of the battery cell can be greatly improved.
  • At least one electrode lead among a plurality of electrode leads of one battery unit is inserted into the inside of another battery unit and electrically connected to the electrode assembly, whereby the electrical connection between the plurality of battery units is achieved Since a separate connecting member is not required for this purpose, it is possible to reduce material cost and reduce the number of welds between members, thereby reducing manufacturing cost.
  • the bending part is configured to be bendable along the non-sealing area, damage to the pouch due to frequent bending of the bending part can be effectively reduced. That is, unlike the sealing area, the unsealed area of the external pouch does not increase crystallization due to thermal fusion, and thus has a relatively flexible state. Accordingly, in the unsealed area, the degree of cracking or rupture of the exterior pouch due to frequent bending may be much less.
  • a bent structure bent at least twice or more is formed in the sealing region or the non-sealing region of the bending portion, so that the bending portion has a bent structure in advance, the battery It may serve to guide the cell to be bent in the intended direction and position.
  • the battery cell of the present invention stress and fatigue generated during bending of the exterior pouch may be dispersed in a plurality of bending structures, thereby effectively enhancing the durability of the exterior pouch.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating the configuration of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing the internal components of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an internal state of the two battery units of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a bent state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configurations of an external pouch of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing a part of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view schematically showing a part of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically illustrating the configuration of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view schematically illustrating the configuration of the battery cell of FIG. 9 .
  • FIG. 11 is a bottom view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically illustrating an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating the configuration of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view schematically showing the internal components of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an internal state of the two battery units of FIG. 3 .
  • the battery cell 100 includes at least two or more battery units 110 , and an external pouch 120 .
  • each of the at least two or more battery units 110 includes a plurality of electrode leads 111 , an electrode assembly 115 , an electrolyte 116 , and a built-in pouch 117 .
  • the electrode assembly 115 may include a plurality of electrode plates and a plurality of separators interposed between the plurality of electrode plates.
  • Each of the electrode plates may include an electrode tab, and a plurality of electrode tabs may be stacked and welded to form the electrode tab stack 115e.
  • the electrode tab stack 115e and the electrode lead 111 may be electrically connected to each other.
  • each of the electrode plates may include an electrode current collector and an electrode active material applied to a surface of the electrode current collector.
  • the electrode plate may include a positive electrode plate and a negative electrode plate.
  • the positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the positive electrode current collector
  • the negative electrode plate includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector.
  • An uncoated region in which an active material layer is not formed may be formed on an edge of the electrode plate.
  • the separator may include polyethylene, polypropylene, polyethyleneterephthalate, and the like.
  • the electrolyte 116 may be a non-aqueous electrolyte.
  • the organic solvent included in the non-aqueous electrolyte those commonly used in the electrolyte solution 116 for lithium secondary batteries may be used without limitation, for example, the organic solvent may include ethers, esters, amides, linear carbonates, cyclic carbonates, etc. may be provided individually or in combination of two or more.
  • the electrolyte solution 116 may include a lithium salt.
  • the electrode lead 111 is not particularly limited as long as it is made of a material capable of electrically connecting the electrode tabs, and may preferably be a metal plate.
  • a metal plate include an aluminum plate, a copper plate, a nickel plate, a nickel-coated copper plate, and the like.
  • the electrode lead 111 may include a negative electrode lead 111b connected to the negative electrode plate and a positive electrode lead 111a connected to the positive electrode plate.
  • the built-in pouch 117 may be accommodated in an internal space accommodating the electrode assembly 115 and the electrolyte 116 .
  • the built-in pouch 117 may be formed of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer.
  • the metal layer may include aluminum metal.
  • the built-in pouch 117 may include a core made of a metal layer, a heat-sealing layer formed on an upper surface of the core, and an insulating layer formed on a lower surface of the core.
  • the built-in pouch 117 of the present invention does not necessarily include a metal layer, and the built-in pouch 117 may include only a heat sealing layer and an insulating layer.
  • the heat-sealing layer acts as an adhesive layer using modified polypropylene, which is a polymer resin, for example, CPP (Casted Polypropylene), and the insulating film may be formed of a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET), but here
  • modified polypropylene which is a polymer resin, for example, CPP (Casted Polypropylene)
  • the insulating film may be formed of a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET), but here
  • PET polyethylene terephthalate
  • the built-in pouch 117 may be sealed to prevent foreign substances from entering the inside.
  • the built-in pouch 117 may include an upper sheet 117a and a lower sheet 117b having an inner space for accommodating the electrode assembly 115 and the electrolyte 116 .
  • the outer peripheral portions of each of the upper sheet 117a and the lower sheet 117b may be thermally fused to each other while overlapping each other.
  • the electrode lead 111 may be interposed between the upper sheet 117a and the lower sheet 117b of the built-in pouch 117 .
  • a film 119 configured to cover a portion of the outer surface of the electrode lead 111 may be additionally added.
  • the one battery unit 110 includes at least one electrode lead 111 among the plurality of electrode leads 111 into the inside of the other battery unit 110 . can be inserted.
  • the battery unit 110 located at the rear has a positive lead 111a and a negative lead 111b located at the front. It may be inserted into the battery unit 110 .
  • directions such as before, after, left, right, up, and down described in the present specification may vary depending on the position of the observer or the placed shape of the object.
  • directions such as front, rear, left, right, top, and bottom are separately indicated with reference to the time when viewed in the F direction.
  • the electrode lead 111 inserted into the other battery unit 110 may be electrically connected to the electrode assembly 115 of the other battery unit 110 .
  • the positive lead 111a and the negative lead 111b of the battery unit 110 located at the rear are the electrode assembly 115 of the battery unit 110 located at the front.
  • the positive electrode tab stack (not shown) and the negative electrode tab stack (115e) provided in the structure may be connected to each other. That is, in the battery cell 100 according to an embodiment of the present invention, at least two or more battery units 110 may be electrically connected to each other in parallel.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a bent state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the exterior pouch 120 may include an upper cover 121 and a lower cover 122 .
  • the lower cover 122 may include at least two accommodating parts 123 for accommodating each of the at least two or more battery units 110 therein.
  • the accommodating part 123 may have an internal space capable of accommodating the battery unit 110 .
  • the outer periphery of the outer pouch 120 in the horizontal direction may be sealed.
  • the outer peripheral portions of each of the upper cover 121 and the lower cover 122 excluding the receiving portion 123 may be thermally fused while overlapping each other.
  • the exterior pouch 120 may include a bending part 125 (a dotted line area in FIG. 1 ).
  • the bending part 125 may be a part between the receiving parts 123 positioned in the front-rear direction. At least a portion of the bending part 125 may be configured to be bendable.
  • a portion of the plurality of electrode leads 111 may be positioned in the bending part 125 .
  • the positive lead 111a and the negative lead 111b of the battery unit 110 located at the rear are interposed between the upper cover 121 and the lower cover 122 . In this state, it may be positioned on the bending part 125 .
  • the battery cell 100 of the present invention includes at least two or more battery units 110 having a built-in pouch 117 and an external pouch 120 , thereby making the battery cell 100 .
  • the internal pouch 117 and the external pouch 120 can be double sealed by the internal pouch 117 and the external pouch 120, even if the external pouch is damaged due to frequent bending of the bending part 125, the internal components of the internal pouch are leaked to the outside doesn't happen Accordingly, the stability of the battery cell can be greatly improved.
  • the battery cell 100 of the present invention among the plurality of electrode leads 111 of one battery unit 110 , at least one electrode lead 111 is inserted into another battery unit 110 , By being electrically connected to the electrode assembly 115 , a separate connection member for electrical connection between the plurality of battery units 110 is unnecessary, thereby reducing material costs and reducing the number of welds between the members, thereby reducing manufacturing costs.
  • the bending part 125 may have a sealing area S in which at least a portion is sealed.
  • the bending part 125 may be configured to be bent in the sealing area S (a dotted line area).
  • the sealing area S to which the upper cover 121 and the lower cover 122 are fused is opposite to the direction in which the receiving part 123 is located. It may be configured to be bent in the direction.
  • the battery cell 100 of the present invention bends the sealing area S of the bending part 125, so that a separate area for bending is not provided and the existing sealing area S ) as the bending part 125, space utilization can be increased. Accordingly, the energy density of the battery cell 100 can be effectively increased.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configurations of an external pouch of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • a non-sealing area in which the bending part 125A of the external pouch 120 is not sealed from one end to the other end of the external case 1200 . (N) can have. That is, in the non-sealing region N, the upper cover 121 and the lower cover 122 may be separated from each other without being thermally fused.
  • the bending portion 125A may be positioned between the rear battery unit 110 and the receiving portions 123 accommodating each of the front battery unit 110 .
  • the bending part 125A may have a sealing area S and a non-sealing area N.
  • the non-sealing region N may have a band shape extending from the left end to the right end of the exterior pouch 120 .
  • the sealing area S may be positioned before and after the non-sealing area N in the bending part 125A.
  • the bending portion 125A may be configured such that the non-sealing region N is bendable. That is, the battery cell 100A may be bent along the non-sealing region N extending in the left and right directions of the bending part 125A. In other words, it can be seen that the battery cell 100A is bent along the left and right rotational axis positioned at the bending part 125A.
  • the bending portion 125A is configured to be bendable along the non-sealing region N, whereby the bending portion 125A is formed. It can effectively reduce pouch damage caused by frequent bending. That is, the non-sealing region N of the exterior pouch 120 does not increase crystallization due to thermal fusion unlike the sealing region S, and thus has a relatively flexible state. Accordingly, in the non-sealing region N, the degree of cracking or rupture of the exterior pouch 120 due to frequent bending may be much less.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing a part of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • the sealing area (S) in the bending portion (125B) ) may be provided, or both the sealing area S and the non-sealing area N may be provided as in the battery cell 100A of FIG. 6 .
  • the sealing region S or the non-sealing region N may have a bent structure B bent at least twice or more.
  • the bending part 125B is bent in a downward direction, an end bent in a downward direction is again bent in an upward direction, and an end bent in an upward direction is again bent in a downward direction.
  • the bent end portion bent in the lower direction may have a structure in which the end portion is again bent in the upper direction. That is, the bent structure (B) may have a 'W' shape when viewed from the side.
  • the battery cell 100B of the present invention has a bent structure in which the sealing area S or the non-sealing area N of the bending part 125B is bent at least twice or more.
  • the bending portion 125B has a bent structure B formed in advance, and thus may serve to guide the battery cell 100B to be bent in an intended direction and position.
  • stress is concentrated on only a portion or fatigue is easy to accumulate on only a portion, and early damage may occur, 120) can greatly reduce the durability.
  • stress and fatigue generated during bending of the exterior pouch 120 can be dispersed into a plurality of bending structures (B), thereby effectively increasing the durability of the exterior pouch 120 . .
  • the bending portion of the battery cell 100B of the present invention can be bent along the bent structure B that is bent in advance, the external pouch 120 can be bent even with a small force, The shape deformation of the exterior pouch 120 due to bending may be reduced.
  • FIG. 8 is a side view schematically showing a part of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode lead 111 located in the bending part 125B is applied at least twice. It may be provided with the uneven portion (K) bent over.
  • the concave-convex portion K may be positioned at the bending portion 125B.
  • the electrode lead 111 positioned at the bending portion 125B may include the concave-convex portion K bent up and down 5 times.
  • the uneven portion K bent 5 times may be formed according to a structure in which a portion of the bending portion 125B is bent in the vertical direction.
  • the electrode lead 111 located in the bending portion 125B is provided with the concave-convex portion K bent at least twice or more, so that at least 2 Stress due to bending of the bending portion 125B may be dispersed in the portion bent more than once, so that durability of the electrode lead 111 may be improved.
  • the electrode lead 111 may be bent along the bent portion of the pre-bending portion 125B, so that bending is possible with little force, and shape deformation due to bending may be reduced.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically illustrating the configuration of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view schematically illustrating the configuration of the battery cell of FIG. 9 .
  • At least two battery units 110a and 110b may be electrically connected in series to each other.
  • one electrode lead 111 of the battery unit 110b located at the rear may be inserted into the battery unit 110a located at the front.
  • the electrode lead 111 inserted into the other battery unit 110a may be electrically connected to the electrode assembly 115 of the other battery unit 110a.
  • the remaining electrode leads 111 may be configured to extend to the outside of the other battery unit 110a and protrude to the outside of the external pouch 120 .
  • the positive lead 111a of the battery unit 110b located at the rear is stacked with a negative tab provided in the electrode assembly 115 of the battery unit 110a located at the front. It may be connected to the sieve 115e.
  • the negative lead 111b of the battery unit 110b located at the rear may extend to the outside of the battery unit 110a located at the front and protrude outward from the front end of the external pouch 120 .
  • both the positive lead 111a and the negative lead 111b of the other battery unit 110a may protrude to the outside of the external pouch 120 .
  • both the positive lead 111a and the negative lead 111b of the battery unit 110a located in the front may protrude outward from the front end of the exterior pouch 120 .
  • one of the positive lead 111a and the negative lead 111b of the other battery unit 110a electrically connected to the one battery unit 110b senses the voltage of the one battery unit 110b.
  • the electrically connected means that the electrode plate of the electrode assembly 115 connected to the electrode lead 111 of the other battery unit 110a and the electrode lead of one battery unit 110b are connected through the electrode tab. it means.
  • both the positive lead 111a and the negative lead 111b of the battery unit 110a located in the front may protrude to the outside of the external pouch 120 .
  • the negative lead 111b electrically connected to the positive lead 111a of the battery unit 110b located at the rear is located at the rear It may be configured to sense the voltage of the battery unit 110b. That is, by sensing the current of each of the negative lead 111b of the battery unit 110b located at the rear and the negative lead 111b of the battery unit 110a located at the front, the voltage of the battery unit 110b located at the rear is can be measured
  • the battery cell 100C of the present invention is configured to sense the voltage of each of the battery units 110a and 110b, thereby improving the stability and lifespan of the battery cell 100C. can be managed efficiently.
  • the electrode leads 111 protruding to the outside of the external pouch 120 of each of the at least two or more battery units 110a and 110b may be arranged in parallel with each other.
  • the positive lead 111a and the negative lead 111b of the battery unit 110a located at the front are located at the front end of the exterior pouch 120
  • the battery unit 110b located at the rear of the anode lead 111b may be located at the front end of the exterior pouch 120 . That is, the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b of the battery unit 110a located at the front side and the negative electrode lead 111b of the battery unit 110b located at the rear side may be arranged side by side in the left and right directions.
  • the battery cell 100C of the present invention has an electrode lead 111 protruding to the outside of the external pouch 120 of each of the at least two or more battery units 110a and 110b.
  • the positions of the electrode leads of each of the plurality of battery units may be different from each other, so that the number of battery units is protected
  • the battery cell of the present invention can electrically connect the plurality of battery units 110a and 110b with one protection circuit module 1120 .
  • the present invention there is no need to provide a plurality of protection circuit modules, and manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the battery cell 100C of the present invention can use one protection circuit module 1120, it is easy to apply the battery cell 100C of a larger capacity by increasing the utilization of the internal space of the electronic device.
  • FIG. 11 is a bottom view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1100 of the present invention includes at least one battery cell 100 and a protection circuit module 1120 .
  • the protection circuit module 1120 may be electrically connected to at least one or more of the battery cells 100 .
  • the protection circuit module 1120 may include, for example, a PCB board having an electric circuit for controlling charging and discharging of the battery cell 100 .
  • Each of the electrode leads 111 derived from the external pouch 120 in the battery cell 100 may be connected to the protection circuit module 1120 .
  • FIG. 12 is a perspective view schematically illustrating an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 1000 includes at least one battery pack 1100 described above.
  • the electronic device 1000 may be a smart phone, a mobile phone, or a notebook computer.
  • the electronic device 1000 may include an external case 1200 having a storage space for accommodating the battery pack 1100 .
  • the outer case 1200 may be configured to be bent along the bending part 125 .
  • the exterior case 1200 may include a hinge unit 1220 .
  • the hinge part 1220 may have a rotation shaft 1222 so that the outer case 1200 can be bent.
  • the hinge part 1220 may be provided at a position corresponding to the bending part 125 .
  • the rotation shaft 1222 of the hinge part 1220 may be positioned in a bent structure (B shown in FIG. 7 ) bent at least twice or more of the outer case 1200 . That is, in other words, the rotation shaft 1222 may be inserted and positioned in an empty space between the bent structures B bent at least twice or more. Accordingly, there is an advantage that the electronic device 1000 can be implemented more compactly.

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Abstract

본 발명은 절곡에 따른 손상을 줄여 내구성을 높인 전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 각각이 복수의 전극 리드, 전극조립체, 전해액, 및 전극조립체, 및 전해액을 수용한 내장 파우치를 구비하고, 하나의 전지 유닛의 복수의 전극 리드 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드는 다른 전지 유닛의 내부로 삽입되어 전극조립체와 전기적으로 연결된 적어도 둘 이상의 전지 유닛 및 적어도 둘 이상의 전지 유닛 각각을 내부에 수용하는 적어도 둘 이상의 수용부, 및 복수의 전극 리드의 일부분이 위치하고 적어도 둘 이상의 수용부 사이의 일부분이 절곡 가능하도록 구성된 벤딩부를 구비한 외장 파우치를 포함한다.

Description

전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스
본 발명은 전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절곡에 따른 손상을 줄여 내구성을 높인 전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 6월 12일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0071792호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 이러한 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
최근 외형이 절곡되는 것이 가능한 모바일 전자기기들이 출시되고 있다. 이러한 전자기기들에 탑재된 전지셀 또는 배터리 팩은 외형이 절곡되는 것에 따른 물리적 손상을 피하기 위해, 절곡 부분을 피해 2개 이상의 서로 분리된 전지셀들 또는 배터리 팩들을 적용하는 것이 불가피 하였다.
이에 따라, 모바일 전자기기의 협소한 내부 공간에 전지셀들의 충방전을 제어하기 위해 2개 이상의 보호회로모듈이 구비될 필요가 있었다. 이러한 협소해진 내부 공간에 작은 크기의 전지셀들을 탑재하게 되어, 전자기기의 전지 용량이 크게 줄어드는 문제가 있었다. 소비자는 전자기기의 짧아진 사용 시간으로 인해 불편함을 야기했다.
더욱이, 전지셀의 크기를 축소하는데는 다음과 같은 한계가 따랐다. 전지셀의 전극조립체의 유형이 스택 앤 폴딩형(stack & folding)인 경우, 전극조립체의 폭 크기를 축소할수록 전극판들의 폴딩 작업이 늘어나, 제조 시간 및 재료비 증가의 원인이 되었다. 나아가, 폭 크기의 축소는 전지셀의 전극 리드 간의 간격을 축소시키는 귀결을 낳는데, 전극 리드의 합선 등 단락의 발생의 원인이 되어 제조를 어렵게 하는 문제가 생겼다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 절곡에 따른 손상을 줄여 내구성을 높인 전지셀, 배터리 팩, 및 전자 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
각각이 복수의 전극 리드, 전극조립체, 전해액, 및 상기 전극조립체, 및 상기 전해액을 수용한 내장 파우치를 구비하고, 하나의 전지 유닛의 상기 복수의 전극 리드 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드는 다른 전지 유닛의 내부로 삽입되어 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 적어도 둘 이상의 전지 유닛; 및
적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛 각각을 내부에 수용하는 적어도 둘 이상의 수용부, 및 상기 복수의 전극 리드의 일부분이 위치하고 적어도 둘 이상의 상기 수용부 사이의 일부분이 절곡 가능하도록 구성된 벤딩부를 구비한 외장 파우치를 포함한다.
또한, 상기 벤딩부는 적어도 일 부분이 실링된 실링 영역을 가지고,
상기 벤딩부는 상기 실링 영역에서 절곡되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 벤딩부는, 상기 외장 파우치의 일단부에서 타단부까지 실링되지 않은 비실링 영역을 가지고,
상기 비실링 영역이 절곡 가능하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 벤딩부의 상기 실링 영역 또는 상기 비실링 영역에는,
적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가질 수 있다.
나아가, 상기 벤딩부에 위치한 전극 리드는 적어도 2회 이상 절곡된 요철부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극 리드는 양극 리드 및 음극 리드를 포함하고,
하나의 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드 중 어느 하나는 다른 전지 유닛의 양극 및 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 나머지 하나는 다른 전지 유닛의 외측으로 연장되어 상기 외장 파우치의 외부로 돌출되며,
다른 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드는 모두 외장 파우치의 외부로 돌출되고,
상기 다른 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드 중 하나는 상기 하나의 전지 유닛의 전압을 센싱할 수 있도록 구성될 수 있다.
더욱이, 적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛 각각의 상기 외장 파우치의 외부로 돌출된 전극 리드는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은, 상기 전지셀을 적어도 하나 이상 포함하고,
적어도 하나 이상의 상기 전지셀과 전기적으로 연결된 보호회로모듈을 더 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상을 포함한다.
더욱이, 상기 배터리 팩을 내부에 수납하고 상기 벤딩부를 따라 절곡이 가능하도록 구성된 외장 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 전지셀은, 내장 파우치를 구비한 적어도 둘 이상의 전지 유닛과 외장 파우치를 포함함으로써, 전지셀의 내부 구성들이 내장 파우치와 외장 파우치에 의해 이중 실링될 수 있는 바, 벤딩부의 잦은 절곡에 의한 외장 파우치가 손상되더라도, 내장 파우치의 내부 구성들이 외부로 유출되지 않는다. 이에 따라, 전지셀의 안정성을 크게 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 전지셀은, 하나의 전지 유닛의 복수의 전극 리드 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드는 다른 전지 유닛의 내부로 삽입되어 전극조립체와 전기적으로 연결됨으로써, 복수의 전지 유닛 간의 전기적 연결을 위한 별도의 접속 부재가 불필요하므로, 재료비 절감 및 부재 간의 용접 수를 줄여, 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 전지셀은, 벤딩부가 비실링 영역을 따라 절곡 가능하도록 구성됨으로써, 벤딩부의 잦은 절곡에 의한 파우치 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 즉, 외장 파우치의 비실링 영역은 실링 영역과 달리 열융착에 따른 결정화도 높아지지 않아, 상대적으로 유연한 상태를 가진다. 따라서, 비실링 영역은, 잦은 절곡에 의한 외장 파우치의 크랙이나 파열이 일어나는 정도가 훨씬 적을 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 전지셀은, 벤딩부의 실링 영역 또는 비실링 영역에 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조가 형성됨으로써, 벤딩부는 절곡 구조가 미리 형성되어 있어, 전지셀이 의도한 방향과 위치로 절곡되도록 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 더욱이, 종래기술과 같이, 미리 형성된 절곡 구조가 없이, 많은 횟수로 외장 케이스를 절곡시킬 경우, 일부위에만 응력이 집중되거나, 피로도가 쌓이기 쉬워 이른 손상이 일어날 수 있어, 외장 파우치의 내구성을 크게 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 본 발명의 전지셀은, 외장 파우치의 절곡시 발생한 응력과 피로도가 복수의 절곡 구조로 분산될 수 있어, 외장 파우치의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 도 3의 2개의 전지 유닛의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 절곡된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 외장 파우치의 구성들을 나타내는 분리 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 도 9의 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 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.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 4는, 도 3의 2개의 전지 유닛의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀(100)은, 적어도 둘 이상의 전지 유닛(110), 및 외장 파우치(120)를 포함한다.
구체적으로, 적어도 둘 이상의 전지 유닛(110) 각각은, 복수의 전극 리드(111), 전극조립체(115), 전해액(116), 및 내장 파우치(117)를 구비한다.
먼저, 전극조립체(115)는, 복수의 전극판 및 복수의 전극판 사이에 개재되는 복수의 분리막을 포함할 수 있다. 상기 전극판들 각각은 전극 탭을 구비하고, 다수의 전극 탭들이 적층 및 용접되어 전극 탭 적층체(115e)를 형성할 수 있다. 또한, 전극 탭 적층체(115e)와 전극 리드(111)는 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 전극판들 각각은 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 표면에 도포된 전극 활물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극판은 양극판 및 음극판을 구비할 수 있다. 상기 양극판은 양극 집전체와, 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함하고, 상기 음극판은 음극 집전체와, 음극 집전체의 적어도 일면에 형성된 음극 활물질층을 포함한다. 상기 전극판의 가장자리에는 활물질층이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 분리막은, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 등이 구비될 수 있다.
또한, 상기 전해액(116)은, 비수 전해액일 수 있다. 상기 비수 전해액에 포함되는 유기 용매로는 리튬 이차전지용 전해액(116)에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 상기 유기 용매는, 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 구비할 수 있다. 상기 전해액(116)은, 리튬염을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 전극 리드(111)는 전극 탭들을 전기적으로 연결할 수 있는 소재로 이루어진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 금속 플레이트일 수 있다. 그러한 금속 플레이트의 예로는, 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 니켈 플레이트, 니켈이 코팅된 구리 플레이트 등을 들 수 있다.
나아가, 상기 전극 리드(111)는, 음극판과 연결된 음극 리드(111b) 및 양극판과 연결된 양극 리드(111a)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 내장 파우치(117)는, 상기 전극조립체(115) 및 상기 전해액(116)을 수용하는 내부 공간에 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 내장 파우치(117)는, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 금속층은, 알루미늄 금속을 포함할 수 있다. 상기 내장 파우치(117)는 그 재질이 금속층으로 이루어진 심부와, 상기 심부의 상부면 상에 형성된 열융착층과, 상기 심부의 하부면 상에 형성된 절연층으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 내장 파우치(117)는 반드시 금속층을 포함하는 것은 아니며, 상기 내장 파우치(117)는 열융착층 및 절연층 만을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열융착층은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 상기 절연막은 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 여기서 상기 파우치 외장재의 구조 및 재질을 한정하는 것은 아니다.
나아가, 상기 내장 파우치(117)는 외부 물질이 내부로 유입되지 않도록 밀폐되어 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 내장 파우치(117)는 상부 시트(117a) 및 상기 전극조립체(115) 및 전해액(116)을 수용할 수 있는 내부 공간을 가진 하부 시트(117b)를 구비할 수 있다. 상기 상부 시트(117a) 및 상기 하부 시트(117b) 각각의 외주부는 서로 겹쳐진 상태로 서로 열 융착될 수 있다.
또한, 상기 전극 리드(111)는 내장 파우치(117)의 상부 시트(117a)와 하부 시트(117b) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 상기 내장 파우치(117)의 전극 리드(111)의 개재된 부분의 결합력 및 밀폐성을 높이기 위해, 상기 전극 리드(111)의 일부 외면을 감싸도록 구성된 필름(119)이 추가로 부가될 수 있다.
또한, 적어도 둘 이상의 전지 유닛(110) 중, 상기 하나의 전지 유닛(110)은, 상기 복수의 전극 리드(111) 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드(111)가 다른 전지 유닛(110)의 내부로 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 후방에 위치한 전지 유닛(110)은, 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 전방에 위치한 전지 유닛(110)의 내부로 삽입될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
더욱이, 상기 다른 전지 유닛(110)의 내부로 삽입된 전극 리드(111)는 상기 다른 전지 유닛(110)의 전극조립체(115)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 후방에 위치한 전지 유닛(110)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)는 전방에 위치한 전지 유닛(110)의 전극조립체(115)에 구비된 양극 탭 적층체(보이지 않음)와 음극 탭 적층체(115e) 각각과 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀(100)은, 적어도 둘 이상의 전지 유닛(110)이 서로 전기적으로 병열 연결될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 전지셀의 절곡된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
다시 도 1 내지 도 3과 함께 도 5를 참조하면, 상기 외장 파우치(120)는, 상부 커버(121) 및 하부 커버(122)를 구비할 수 있다. 상기 하부 커버(122)에는 적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛(110) 각각을 내부에 수용하는 적어도 둘 이상의 수용부(123)를 구비할 수 있다. 상기 수용부(123)는, 상기 전지 유닛(110)을 수용할 수 있는 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 외장 파우치(120)의 수평 방향의 외주부는 실링되어 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 커버(121) 및 하부 커버(122) 각각의 수용부(123)를 제외한 외주부는 서로 겹쳐진 상태로 열 융착될 수 있다.
또한, 상기 외장 파우치(120)는 벤딩부(125, 도 1의 점선 영역)를 구비할 수 있다. 상기 벤딩부(125)는 전후 방향에 위치한 상기 수용부(123)들 사이의 일부분일 수 있다. 상기 벤딩부(125)의 적어도 일부분은 절곡 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 벤딩부(125)는 상기 복수의 전극 리드(111)의 일부분이 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후방에 위치한 전지 유닛(110)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 상부 커버(121) 및 하부 커버(122) 사이에 개재된 상태로, 벤딩부(125)에 위치할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100)은, 내장 파우치(117)를 구비한 적어도 둘 이상의 전지 유닛(110)과 외장 파우치(120)를 포함함으로써, 전지셀(100)의 내부 구성들이 내장 파우치(117)와 외장 파우치(120)에 의해 이중 실링될 수 있는 바, 벤딩부(125)의 잦은 절곡에 의한 외장 파우치가 손상되더라도, 내장 파우치의 내부 구성들이 외부로 유출되지 않는다. 이에 따라, 전지셀의 안정성을 크게 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 전지셀(100)은, 하나의 전지 유닛(110)의 상기 복수의 전극 리드(111) 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드(111)는 다른 전지 유닛(110)의 내부로 삽입되어 상기 전극조립체(115)와 전기적으로 연결됨으로써, 복수의 전지 유닛(110) 간의 전기적 연결을 위한 별도의 접속 부재가 불필요하므로, 재료비 절감 및 부재 간의 용접 수를 줄여, 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 벤딩부(125)는 적어도 일 부분이 실링된 실링 영역(S)을 가질 수 있다. 상기 벤딩부(125)는 상기 실링 영역(S, 점선 영역)에서 절곡되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩부(125)는 상부 커버(121)와 하부 커버(122)가 융착된 실링 영역(S)이 상기 수용부(123)가 위치한 방향의 반대 방향으로 절곡되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100)은, 벤딩부(125)의 실링 영역(S)을 절곡 시킴으로써, 별도의 절곡을 위한 영역을 두지 않고 기존의 실링 영역(S)을 벤딩부(125)로 활용함으로써, 공간 활용을 높일 수 있다. 이에 따라, 전지셀(100)의 에너지 밀도를 효과적으로 높일 수 있다.
도 6는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 외장 파우치의 구성들을 나타내는 분리 사시도이다.
도 6을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 전지셀(100A)은, 외장 파우치(120)의 벤딩부(125A)가 상기 외장 케이스(1200)의 일단부에서 타단부까지 실링되지 않은 비실링 영역(N)을 가질 수 있다. 즉, 상기 비실링 영역(N)은 상부 커버(121)와 하부 커버(122)가 서로 열융착되지 않고 분리된 상태일 수 있다. 예를 들면, F 방향에 바라볼 경우, 후방의 전지 유닛(110)과 전방의 전지 유닛(110) 각각을 수용하는 수용부(123)들 사이에는 벤딩부(125A)가 위치될 수 있다. 상기 벤딩부(125A)는 실링 영역(S)과, 비실링 영역(N)을 가질 수 있다. 상기 비실링 영역(N)은, 외장 파우치(120)의 좌측단부터 우측단까지 연장된 띠 형태를 띨 수 있다. 또한, 상기 벤딩부(125A)에는 상기 비실링 영역(N)의 전후로 실링 영역(S)이 위치될 수 있다.
그리고, 상기 벤딩부(125A)는 상기 비실링 영역(N)이 절곡 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 전지셀(100A)은, 상기 벤딩부(125A)의 좌우 방향으로 연장된 비실링 영역(N)을 따라 절곡될 수 있다. 다시 말해, 상기 전지셀(100A)은, 벤딩부(125A)에 위치한 좌우 방향의 회전축을 따라 절곡된다고 볼 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 다른 일 실시예 따른 전지셀(100A)은, 벤딩부(125A)가 비실링 영역(N)을 따라 절곡 가능하도록 구성됨으로써, 벤딩부(125A)의 잦은 절곡에 의한 파우치 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 즉, 외장 파우치(120)의 비실링 영역(N)은 실링 영역(S)과 달리 열융착에 따른 결정화도 높아지지 않아, 상대적으로 유연한 상태를 가진다. 따라서, 상기 비실링 영역(N)은, 잦은 절곡에 의한 외장 파우치(120)의 크랙이나 파열이 일어나는 정도가 훨씬 적을 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3 및 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀(100B)은, 도 1의 전지셀(100)과 같이, 벤딩부(125B)에 실링 영역(S)이 구비되거나, 또는 도 6의 전지셀(100A)과 같이 실링 영역(S) 및 비실링 영역(N)을 모두 구비할 수 있다. 상기 실링 영역(S) 또는 비실링 영역(N)에는 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(B)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩부(125B)는 하부 방향으로 절곡되고, 하부 방향으로 절곡된 단부가 다시 상부 방향으로 절곡되고, 상부 방향으로 절곡된 단부가 다시 하부 방향으로 절곡되고 하부 방향으로 절곡된 단부가 다시 상부 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 절곡 구조(B)는 측면에서 바라볼 경우, 'W'자 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100B)은, 상기 벤딩부(125B)의 상기 실링 영역(S) 또는 상기 비실링 영역(N)에 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(B)가 형성됨으로써, 벤딩부(125B)는 절곡 구조(B)가 미리 형성되어 있어, 전지셀(100B)이 의도한 방향과 위치로 절곡되도록 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 더욱이, 종래기술과 같이 미리 형성시킨 절곡 구조 없이, 많은 횟수로 외장 케이스의 일부분을 절곡 시킬 경우, 일부위에만 응력이 집중되거나, 일부위에만 피로도가 쌓이기 쉬워 이른 손상이 일어날 수 있어, 외장 파우치(120)의 내구성을 크게 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 본 발명의 전지셀(100B)은, 외장 파우치(120)의 절곡시 발생한 응력과 피로도가 복수의 절곡 구조(B)로 분산될 수 있어, 외장 파우치(120)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 전지셀(100B)의 벤딩부는, 미리 절곡된 절곡 구조(B)를 따라 외장 파우치(120)가 절곡될 수 있어, 적은 힘으로도 외장 파우치(120)의 절곡이 가능하고, 절곡에 따른 외장 파우치(120)의 형상 변형이 줄어들 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7과 함께 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지셀(100B)의 전극 리드(111)는, 상기 벤딩부(125B)에 위치한 전극 리드(111)가 적어도 2회 이상 절곡된 요철부(K)를 구비할 수 있다. 상기 요철부(K)는 벤딩부(125B)에 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 벤딩부(125B)에 위치한 전극 리드(111)는 상하 방향으로 5회 절곡된 요철부(K)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 벤딩부(125B)의 일부분이 상하 방향으로 절곡된 구조를 따라 5회 절곡된 요철부(K)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100)은, 벤딩부(125B)에 위치한 전극 리드(111)가 적어도 2회 이상 절곡된 요철부(K)가 구비함으로써, 적어도 2회 이상 절곡된 부위로 벤딩부(125B)의 절곡에 따른 응력을 분산시킬 수 있어, 전극 리드(111)의 내구성을 높일 수 있다. 더욱이, 미리 벤딩부(125B)의 절곡된 부분을 따라 전극 리드(111)가 절곡될 수 있어, 적은 힘으로 절곡이 가능하고, 절곡에 따른 형상 변형이 줄어들 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 10은, 도 9의 전지셀의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
다시 도 4와 함께 도 9 및 도 10을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 전지셀(100C)은, 적어도 둘 이상의 전지 유닛들(110a, 110b)이 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 하나의 전극 리드(111)는 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 다른 전지 유닛(110a)에 삽입된 전극 리드(111)는 상기 다른 전지 유닛(110a)의 전극조립체(115)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 나머지 전극 리드(111)는 다른 전지 유닛(110a)의 외측으로 연장되어 상기 외장 파우치(120)의 외부로 돌출되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 4 및 도 10에 도시된 바와 같이, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 양극 리드(111a)는 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 전극조립체(115)에 구비된 음극 탭 적층체(115e)와 연결될 수 있다. 그리고, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 음극 리드(111b)는 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 외측으로 연장되어 상기 외장 파우치(120)의 전단부로부터 외부로 돌출될 수 있다.
또한, 다른 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)는 모두 외장 파우치(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)는 모두 외장 파우치(120)의 전단으로부터 외부로 돌출될 수 있다.
더욱이, 상기 다른 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b) 중 상기 하나의 전지 유닛(110b)과 전기적으로 연결된 하나는, 상기 하나의 전지 유닛(110b)의 전압을 센싱할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 전기적으로 연결되었다는 의미는, 다른 전지 유닛(110a)의 전극 리드(111)와 연결된 전극조립체(115)의 전극판과, 하나의 전지 유닛(110b)의 전극 리드가 전극 탭을 통해 연결된 것을 의미한다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)는 모두 외장 파우치(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b) 중, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 양극 리드(111a)와 전기적으로 연결된 음극 리드(111b)는, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 전압을 센싱하도록 구성될 수 있다. 즉, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 음극 리드(111b)와, 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 음극 리드(111b) 각각의 전류를 센싱하여, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 전압을 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100C)은, 전지 유닛들(110a, 110b)각각의 전압을 센싱할 수 있도록 구성됨으로써, 전지셀(100C)의 사용 안정성과 수명을 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛들(110a, 110b) 각각의 상기 외장 파우치(120)의 외부로 돌출된 전극 리드(111)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 외장 파우치(120)의 전단에 위치하고, 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 음극 리드(111b)는 외장 파우치(120)의 전단에 위치할 수 있다. 즉, 상기 전방에 위치한 전지 유닛(110a)의 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b) 및 후방에 위치한 전지 유닛(110b)의 음극 리드(111b)는 좌우 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전지셀(100C)은, 적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛들(110a, 110b) 각각의 상기 외장 파우치(120)의 외부로 돌출된 전극 리드(111)는 서로 나란하게 배치시킴으로써, 종래기술의 분리된 형태로 복수의 전지 유닛을 구비한 전자 디바이스의 경우, 복수의 전지 유닛 각각의 전극 리드의 위치가 서로 다를 수 있어, 복수의 전지 유닛의 개수 만큼 보호회로모듈을 구비할 필요가 있었지만, 반면, 본원의 전지셀은, 하나의 보호회로모듈(1120)로 복수의 전지 유닛(110a, 110b)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 다수의 보호회로모듈을 구비할 필요가 없어, 제조 비용을 줄일 수 있다. 더욱이, 본 발명의 전지셀(100C)은, 하나의 보호회로모듈(1120)을 사용할 수 있으므로, 전자 디바이스의 내부 공간 활용도를 높여, 더 큰 용량의 전지셀(100C) 적용이 용이하다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 배터리 팩(1100)은, 적어도 하나 이상의 전지셀(100), 및 보호회로모듈(1120)을 포함한다. 여기서, 상기 보호회로모듈(1120)은, 적어도 하나 이상의 상기 전지셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 보호회로모듈(1120)은, 예를 들면, 상기 전지셀(100)의 충방전을 제어하는 전기 회로를 가진 PCB 기판을 구비할 수 있다. 상기 전지셀(100)에 외장 파우치(120)로부터 도출된 전극 리드들(111) 각각은 상기 보호회로모듈(1120)과 연결될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11과 함께 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(1000)는 상술한 배터리 팩(1100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 예를 들면, 상기 전자 디바이스(1000)는, 스마트폰, 모바일, 또는 노트북일 수 있다. 상기 전자 디바이스(1000)는, 배터리 팩(1100)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 외장 케이스(1200)를 포함할 수 있다. 상기 외장 케이스(1200)는, 상기 벤딩부(125)를 따라 절곡이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 외장 케이스(1200)는 힌지부(1220)를 구비할 수 있다. 상기 힌지부(1220)는 상기 외장 케이스(1200)가 절곡될 수 있도록 회전축(1222)을 가질 수 있다.
또한, 상기 힌지부(1220)는 상기 벤딩부(125)와 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 상기 힌지부(1220)의 회전축(1222)은 상기 외장 케이스(1200)의 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(도 7에 도시된 B)에 위치될 수 있다. 즉, 다시 말해, 상기 회전축(1222)은 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(B)의 사이의 빈공간에 삽입되어 위치될 수 있다. 이에 따라, 상기 전자 디바이스(1000)를 좀더 콤팩트하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 각각이 복수의 전극 리드, 전극조립체, 전해액, 및 상기 전극조립체, 및 상기 전해액을 수용한 내장 파우치를 구비하고, 하나의 전지 유닛의 상기 복수의 전극 리드 중, 적어도 하나 이상의 전극 리드는 다른 전지 유닛의 내부로 삽입되어 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 적어도 둘 이상의 전지 유닛; 및
    적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛 각각을 내부에 수용하는 적어도 둘 이상의 수용부, 및 상기 복수의 전극 리드의 일부분이 위치하고 적어도 둘 이상의 상기 수용부 사이의 일부분이 절곡 가능하도록 구성된 벤딩부를 구비한 외장 파우치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩부는 적어도 일 부분이 실링된 실링 영역을 가지고,
    상기 벤딩부는 상기 실링 영역에서 절곡되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 벤딩부는, 상기 외장 파우치의 일단부에서 타단부까지 실링되지 않은 비실링 영역을 가지고,
    상기 비실링 영역이 절곡 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벤딩부의 상기 실링 영역 또는 상기 비실링 영역에는,
    적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벤딩부에 위치한 전극 리드는 적어도 2회 이상 절곡된 요철부가 구비된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 리드는 양극 리드 및 음극 리드를 포함하고,
    하나의 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드 중 어느 하나는 다른 전지 유닛의 양극 및 음극 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 나머지 하나는 다른 전지 유닛의 외측으로 연장되어 상기 외장 파우치의 외부로 돌출되며,
    다른 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드는 모두 외장 파우치의 외부로 돌출되고,
    상기 다른 전지 유닛의 양극 리드 및 음극 리드 중 하나는 상기 하나의 전지 유닛의 전압을 센싱할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 둘 이상의 상기 전지 유닛 각각의 상기 외장 파우치의 외부로 돌출된 전극 리드는 서로 나란하게 배치된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제1항 내지 제7항 중, 어느 한 항에 따른 전지셀을 적어도 하나 이상 포함하고,
    적어도 하나 이상의 상기 전지셀과 전기적으로 연결된 보호회로모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 팩을 내부에 수납하고 상기 벤딩부를 따라 절곡이 가능하도록 구성된 외장 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
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