KR102568882B1

KR102568882B1 - 이차전지용 케이스 및 이차전지

Info

Publication number: KR102568882B1
Application number: KR1020210002204A
Authority: KR
Inventors: 김현범; 최규현; 민민규
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2023-08-21
Also published as: US20220216543A1; US12009529B2; EP4027426A1; JP2024501303A; CN116670896A; WO2022149832A1; KR20220099847A

Abstract

본 발명은 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것으로, 이차전지용 케이스의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 이차전지가 차지하는 부피를 줄임으로써, 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등을 얻을 수 있게 하는 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이차전지용 케이스는, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서, 만입된 형상을 갖는 제1 컵; 제1 컵의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 컵; 및 케이스를 전개하였을 때, 제1 컵의 둘레를 감싸는 제1 둘레부 및 제2 컵의 둘레를 감싸는 제2 둘레부를 포함하고, 제1 둘레부는 제1 컵의 폭에 대응하는 부분인 제1 컵 대응 둘레부를 포함하고, 제2 둘레부는 제2 컵에 대응하는 부분인 제2 컵 대응 둘레부를 포함하며, 제1 컵의 폭이 보여지는 단면도를 기준으로, 제1 컵의 폭 길이는 제1 컵 대응 둘레부의 길이보다 더 길다.

Description

이차전지용 케이스 및 이차전지{CASE FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것으로, 이차전지용 케이스의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 이차전지가 차지하는 부피를 줄임으로써, 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등을 얻을 수 있게 하는 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것이다.

반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 그 제조 방법 또는 구조에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구별될 수 있다. 이 중, 파우치형 이차전지는 시트 형태의 파우치 외장재 내에 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용된 구조를 갖는 것이 일반적이다.

종래 기술에 따르면, 파우치형 이차전지를 제조하기 위해서는 시트 형태의 파우치 중 일부 영역을 전극 조립체의 면적에 대응되는 면적만큼 가압하여 만입된 형상의 컵(cup, 5)을 형성하는 포밍(forming) 공정을 거친 후, 파우치에 형성된 컵(5)에 전극 조립체를 탑재한다. 이후 파우치 영역 중 상기 컵(5)의 둘레에 형성되는 둘레부(3)의 일부 영역을 서로 부착하여 밀봉부(4)를 형성하게 된다. 파우치 컵의 둘레부의 일부 영역이 서로 부착되어 형성되는 밀봉부 및 밀봉부를 제외한 둘레부의 영역은 포밍 공정에서 가압되지 않은 영역들이다.

여기서, 포밍 가압이 이루어지지 않은 둘레부 및 밀봉부와 포밍이 이루어진 컵 간의 단차에 의해, 파우치 설계를 통한 이차전지 제작 중 폴딩 작업이나 디가스(degas) 작업 시 상기 둘레부 및 밀봉부 중 일부 영역은 컵의 폭을 벗어나게 된다.

도 1에는 종래 기술에 따라 제조된 파우치형 이차전지(1)의 파우치(2)의 상부와 하부에 형성되는 둘레부(3)와 밀봉부(4) 중 일부 영역이 전극 조립체가 수용된 컵의 폭을 P만큼 벗어나 돌출된 모습이 도시되어 있다.

이와 같이 돌출된 영역은 배트 이어(bat-ear)로 명명될 수 있다. 상기 배트 이어는 이차전지용 케이스의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분으로서, 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)가 증가하는 원인으로 작용하였고, 결과적으로 이차전지의 에너지 밀도가 저하되는 문제점을 초래하였다. 또한 배트 이어는 셀의 부정확한 전폭 측정 유발, 크랙 리스크(crack risk) 야기, 전지 모듈에서의 조립성 저하, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 증대 등의 문제도 발생시켰다.

한편, 도 1을 참조하면, 배트 이어는 컵 모서리 배트 이어부(6)와 끝단 배트 이어부(7)로 구분하여 볼 수 있는데, 컵 모서리 배트 이어부(6)와 끝단 배트 이어부(7) 모두 감소시키는 것이 필요하며, 둘 중 어느 하나만을 제거한다고 하여 상기에서 나열한 문제점이 해소되지는 않는다. 이에 컵 모서리 배트 이어부(6)와 끝단 배트 이어부(7) 모두를 제거할 수 있는 방법이 연구되고 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 이차전지용 케이스의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 이차전지가 차지하는 부피를 줄임으로써, 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등을 얻을 수 있게 하는 이차전지용 케이스 및 이차전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이차전지용 케이스는, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서, 만입된 형상을 갖는 제1 컵; 제1 컵의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 컵; 및 케이스를 전개하였을 때, 제1 컵의 둘레를 감싸는 제1 둘레부 및 제2 컵의 둘레를 감싸는 제2 둘레부를 포함하고, 제1 둘레부는 제1 컵의 폭에 대응하는 부분인 제1 컵 대응 둘레부를 포함하고, 제2 둘레부는 제2 컵의 폭에 대응하는 부분인 제2 컵 대응 둘레부를 포함하며, 제1 컵 및 제2 컵의 폭이 보여지는 단면도를 기준으로, 제1 컵의 폭 길이는 제1 컵 대응 둘레부의 길이보다 더 길다.

제1 컵의 폭길이는 제1 컵의 좌측 벽부에서부터 제1 컵의 우측 벽부의 상단점을 통과하고 제1 둘레부에 수직한 제1 기준 수직선까지의 거리이고, 제1 컵 대응 둘레부의 길이는 제1 둘레부와 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점부터 제1 컵의 우측 벽부의 상단점에 대응하는 제1 둘레부의 지점까지의 길이일 수 있다.

제1 둘레부와 제2 둘레부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성되고, 제1 컵 대응 둘레부는 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제1 곡선부 및 제1 곡선부를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제1 직선부를 포함할 수 있다.

제1 컵의 폭 길이(A)는 제1 곡선부의 길이(B)와 제1 직선부의 길이(C)의 합보다 더 클 수 있다.

단면도를 기준으로, 제1 컵 대응 둘레부와 제2 컵 대응 둘레부는 서로 소정의 각도(Θ)를 이루며 V자 형상으로 형성될 수 있다.

소정의 각도(Θ)는 130도 ~ 170도 일 수 있다.

단면도를 기준으로, 제1 둘레부와 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점과 제1 컵의 좌측 벽부와 제2 컵의 우측 벽부가 연결되는 연결 지점인 브릿지 연결점 사이의 거리(D)는 1mm 이하일 수 있다.

단면도를 기준으로, 제1 컵의 좌측 벽부와 제2 컵의 우측 벽부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R2)을 가지도록 라운드 형태로 형성되고, 소정의 곡률 반경(R2)은 2mm보다 작게 형성될 수 있다.

단면도를 기준으로, 제2 컵의 폭 길이는 제2 컵 대응 둘레부의 길이보다 더 길 수 있다.

제2 컵의 폭길이는 제2 컵의 우측 벽부에서부터 제2 컵의 좌측 벽부의 상단점을 통과하고 제2 둘레부에 수직한 제2 기준 수직선까지의 거리이고, 제2 컵 대응 둘레부의 길이는 제1 둘레부와 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점부터 제2 컵의 좌측 벽부의 상단점에 대응하는 제2 둘레부의 지점까지의 길이일 수 있다.

제1 둘레부와 제2 둘레부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성되고, 제2 컵 대응 둘레부는 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제2 곡선부 및 제2 곡선부를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제2 직선부를 포함할 수 있다.

제2 컵의 폭 길이는 제2 곡선부의 길이와 제2 직선부의 길이의 합보다 더 클 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지는 본 발명에 따른 이차전지용 케이스; 이차전지용 케이스 내에 삽입되는 전극조립체; 및 전극 조립체와 함께 이차전지용 케이스 내에 수용되는 전해액을 포함한다.

본 발명에 따른 이차전지용 케이스 및 이차전지는, 이차전지용 케이스의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 이차전지가 차지하는 부피를 줄임으로써, 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등을 얻을 수 있게 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 제조된 이차전지의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스에 전극 조립체가 수용되는 이차전지 모습을 도시한 개념 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3에서 도시되는 단면도에서 제1 컵의 폭이 자세히 보여지도록 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스가 폴딩 되기 전 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에서 도시되는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스가 폴딩 된 후의 모습을 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.

실시예 1

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스에 전극 조립체가 수용되는 이차전지 모습을 도시한 개념 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스를 도시하는 단면도이다. 도 4는 도 3에서 도시되는 단면도에서 제1 컵의 폭이 자세히 보여지도록 확대 도시한 확대 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스가 폴딩 되기 전 모습을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5에서 도시되는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스가 폴딩 된 후의 모습을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)는 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스(100)일 수 있다. 특히 파우치형 이차전지(1000)에서의 파우치 케이스일 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)는 제1 컵(110), 제2 컵(120), 제1 둘레부(130), 및 제2 둘레부(140)를 포함할 수 있다.

제1 컵(110)과 제2 컵(120)은 파우치에 형성되는 만입된 형상을 가지는 부분일 수 있다. 제2 컵(120)은 제1 컵(110)의 일측에 구비될 수 있다. 케이스가 폴딩되면 제1 컵(110)과 제2 컵(120)은 합쳐져서 내부 공간을 형성할 수 있는데, 이 내부 공간에 전극조립체(500)가 수용될 수 있다(도 2 참조).

이차전지용 케이스(100)에서 제1 둘레부(130)는 케이스를 전개하였을 때, 제1 컵(110)의 둘레를 감싸는 부분일 수 있다. 제2 둘레부(140)는 제2 컵(120)의 둘레를 감싸는 부분일 수 있다. 도 2 및 도 3에서 도시되는 바와 같이 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)는 둘레 연결점 O 위치에서 서로 맞닿아 있을 수 있다.

본 명세서에서, '케이스를 전개하였을 때의 모습'이라는 것은, 케이스에 존재하던 소정의 접착을 해제함으로써 케이스를 펼치되, 케이스에 인위적인 힘을 가하지 않고 그대로 방치하였을 때 케이스의 모습을 의미할 수 있다.

제1 둘레부(130)는 제1 컵(110)의 폭에 대응하는 부분인 제1 컵 대응 둘레부(131)를 포함할 수 있다. 제2 둘레부(140)는 제2 컵(120)의 폭에 대응하는 부분인 제2 컵 대응 둘레부(141)를 포함할 수 있다.

그리고 이때, 도 3 또는 도 4와 같이 제1 컵(110), 제2 컵(120)의 폭이 보여지는 단면도를 기준으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)는 제1 컵의 폭 길이(A)가 제1 컵 대응 둘레부(131)의 길이보다 더 길 수 있다.

구체적으로, 제1 컵(110)의 폭 길이는 제1 컵의 좌측 벽부(111)에서부터 제1 컵의 우측 벽부(112)의 상단점을 통과하고 제1 둘레부(130)에 수직한 제1 기준 수직선(I1)까지의 거리일 수 있다. 제1 컵(110)의 폭 길이는 도 4에서 A로 도시되고 있는 길이일 수 있다.

제1 컵 대응 둘레부(131)의 길이는 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)부터 제1 컵의 우측 벽부(112)의 상단점에 대응하는 제1 둘레부(130)의 지점(U1)까지의 길이일 수 있다. 제1 컵 대응 둘레부(131)의 길이는 도 3 또는 도 4에서 O부터 U1까지 제1 둘레부(130)를 따르는 루트의 길이 일 수 있다.

제1 컵 대응 둘레부(131)는 곡선부와 직선부를 포함할 수 있다. 구체적으로 도 4를 참조하면, 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성될 수 있는데, 제1 컵 대응 둘레부(131)는 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제1 곡선부(132) 및 제1 곡선부(132)를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제1 직선부(133)를 포함할 수 있다. 제1 곡선부(132)의 길이는 도 4에서 B로 도시되고 있는 길이일 수 있다. 제1 직선부(133)의 길이는 도 4에서 C로 도시되고 있는 길이일 수 있다. 이 경우 제1 컵 대응 둘레부(131)의 길이는 제1 곡선부(132)의 길이(B)와 제1 직선부(133)의 길이(C)를 더한 값이 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)는 제1 컵의 폭 길이(A)가 제1 곡선부(132)의 길이(B)와 제1 직선부(133)의 길이(C)의 합보다 더 큰 것일 수 있다. 이는 곧 제1 곡선부(132)의 길이(B)와 제1 직선부(133)의 길이(C)의 합 길이가 제1 컵의 폭 길이(A)보다 작다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 구성을 가짐에 따라, 이차전지용 케이스(100)의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분인 배트 이어를 감소시켜 이차전지(1000)가 차지하는 부피를 줄임으로써, 이차전지(1000)에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 케이스(100)가 폴딩되기 전의 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 이차전지용 케이스(100)가 폴딩된 후를 보여주는 도면이다.

제1 컵의 폭 길이(A)가 제1 곡선부(132)의 길이(B)와 제1 직선부(133)의 길이(C)의 합보다 더 큰 값을 가지는 이차전지용 케이스(100)는, 곧, 제1 곡선부(132)의 길이(B)와 제1 직선부(133)의 길이(C)의 합이 제1 컵의 폭 길이(A)보다 작다는 것을 의미할 수 있다. 이 경우 도 6에서 도시되는 바와 같이 B+C부분이 컵부 바깥 경계보다 안쪽(도 6 기준으로는 우측)으로 들어갈 수 있기 때문에 배트 이어가 감소될 수 있는 것이다. 즉, 둘레부가 타이트하게 안쪽으로 당겨지는 효과가 나기 때문에 배트 이어가 감소되거나 또는 제거될 수 있다.

특히, 이 경우 끝단 배트 이어부(7)가 감소되거나 제거되는 효과가 두드러지게 나타날 수 있다(끝단 배트 이어부(7)는 도 1 참조). 배트 이어가 제거되면, 위에서 말한 데드 스페이스 감소와 에너지 밀도 향상뿐만 아니라, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등의 효과도 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)에서, 제1 컵(110) 및 제1 둘레부(130) 측에서 나타나는 구성의 내용은 제2 컵(120) 및 제2 둘레부(140) 측에도 적용될 수 있다.

구체적으로, 제1 컵(110) 및 제2 컵(120)의 폭이 보여지는 단면도를 기준으로, 제2 컵(120)의 폭 길이는 제2 컵 대응 둘레부(141)의 길이보다 더 길 수 있다.

여기서, 제2 컵(120)의 폭길이는 제2 컵의 우측 벽부(122)에서부터 제2 컵의 좌측 벽부(121)의 상단점을 통과하고 제2 둘레부(140)에 수직한 제2 기준 수직선(I2)까지의 거리일 수 있다.

그리고 제2 컵 대응 둘레부(141)의 길이는 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)부터 제2 컵의 좌측 벽부(121)의 상단점에 대응하는 제2 둘레부(140)의 지점(U2)까지의 길이일 수 있다.

제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성되는데, 제2 컵 대응 둘레부(141)는 이 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제2 곡선부(142) 및 제2 곡선부(142)를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제2 직선부(143)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지용 케이스(100)에서 특히, 제2 컵(120)의 폭 길이는 제2 곡선부(142)의 길이와 제2 직선부(143)의 길이의 합보다 더 클 수 있다. 이는 제2 곡선부(142)의 길이와 제2 직선부(143)의 길이의 합이 제2 컵(120)의 폭 길이보다 작다는 것을 의미할 수 있다.

이와 같은 구성으로 형성될 경우, 앞서 살펴본 바와 마찬가지로 이차전지용 케이스(100)의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 제1 컵(110) 및 제1 둘레부(130) 측에서 나타나는 형태와 제2 컵(120) 및 제2 둘레부(140) 측에 나타나는 형태가 서로 중심 세로축(M)을 기준으로 대칭 형상이 될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 대칭이 아닌 경우에도 본 발명의 내용이 적용될 수 있음은 물론이다.

실시예 2

본 발명의 실시예 2는, 이차전지용 케이스에서 배트 이어를 감소시킬 수 있는 추가적인 구성이 더하여 진다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.

실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지용 케이스(100)는, 단면도를 기준으로, 제1 컵 대응 둘레부(131)와 제2 컵 대응 둘레부(141)는 서로 소정의 각도(Θ)를 이루며 V자 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 이 소정의 각도(Θ)는 130도 ~ 170도 일 수 있다. 참고로, 이 경우 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 이루는 각도 역시 Θ라고 할 수 있다.

제1 컵 대응 둘레부(131)와 제2 컵 대응 둘레부(141)가 이루는 각도가 작을수록 배트 이어의 감소 효과에는 좋을 수 있다. 통상 폴딩 작업 시 둘레부 및 밀봉부 중 일부 영역이 컵의 폭을 벗어나 배트 이어를 만들게 되는데, Θ가 작아질수록 이 폴딩되는 양이 줄어들기 때문에 배트 이어 양이 줄어들 수 있다.

다만, Θ가 130도 이하로 작아지게 된다면 제1 컵의 우측 벽부(112)와 제1 컵(110)의 바닥부 사이의 각도가 커져서 컵의 바깥쪽 영역에서 데드 스페이스가 증가하게 될 수 있다. 즉, 제1 컵의 우측 벽부(112)가 경사진 것에 따른 데드 스페이스가 증가하게 되어 공간 낭비가 발생할 수 있다.

또한 Θ가 170도 이상으로 커지게 된다면 제1 곡선부(132)의 길이(B)가 너무 커져서 배트 이어가 심화될 수 있다. 특히, 끝단 배트 이어부(7)의 돌출 정도가 심화될 수 있다. 따라서, 제1 컵 대응 둘레부(131)와 제2 컵 대응 둘레부(141)가 이루는 각도(Θ)는 130도 ~ 170도일 수 있다.

또한, 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지용 케이스(100)는, 단면도를 기준으로, 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)과 제1 컵의 좌측 벽부(111)와 제2 컵의 우측 벽부(122)가 연결되는 연결 지점인 브릿지 연결점 사이의 거리(D)가 1mm 이하일 수 있다. 거리 D가 클수록 컵 모서리 배트 이어부(6)의 돌출 정도가 심화될 수 있으므로 거리 D는 1mm 이하인 것이 바람직할 수 있다. 그리고 D가 0mm인 경우 컵 모서리 배트 이어부(6)는 제거될 수 있다. 즉, D가 0mm인 경우 컵 모서리 배트 이어부(6)가 생기지 않을 수 있다.

또한, 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지용 케이스(100)는, 단면도를 기준으로, 제1 컵의 좌측 벽부(111)와 제2 컵의 우측 벽부(122)가 연결되는 부분이 소정의 곡률 반경(R2)을 가지도록 라운드 형태로 형성될 수 있다. 이 경우 소정의 곡률 반경(R2)은 2mm보다 작게 형성될 수 있다.

곡률 반경 R2가 커질수록 상기 거리 D가 커지는 효과가 발생하고, 곡률 반경 R2가 작아질수록 거리 D가 작아지는 효과가 발생할 수 있다. 따라서, 곡률 반경 R2가 클수록 컵 모서리 배트 이어부(6)의 돌출 정도가 심화될 수 있으므로 R2는 2mm 보다 작게 형성되어 컵 모서리 배트 이어부(6)의 돌출량을 감소시킬 수 있다.

컵 모서리 배트 이어부(6)의 돌출량을 감소시키는 경우, 이차전지용 케이스(100)의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시킴으로써, 이차전지(1000)에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 셀의 부정확한 전폭 측정 개선, 크랙 리스크(crack risk) 방지, 전지 모듈에서의 조립성 개선, 셀 냉각을 위한 열수지(thermal resin)의 비용 절감 등의 효과를 얻을 수 있다.

실시예 3

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스에 전극 조립체가 수용되는 이차전지 모습을 도시한 개념 사시도이다.

본 발명의 실시예 3에서는, 앞서 실시예 1 및 2에서 설명된 이차전지용 케이스(100)를 이용하여 제조된 이차전지(1000)를 개시한다는 점에서 실시예 1 및 2와 차이가 있다.

실시예 1, 2와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 3에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 3에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1, 2의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.

도 2, 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지(1000)는, 이차전지용 케이스(100), 전극조립체(500), 및 전해액(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서 이차전지용 케이스(100)는 앞서 실시예 1 및 2에서 설명된 이차전지용 케이스(100)일 수 있다.

전극조립체(500)는 이차전지용 케이스(100) 내에 삽입되는데, 전극조립체(500)는 전해액과 함께 이차전지용 케이스(100) 내에 수용될 수 있다. 전극조립체(500)와 전해액을 케이스 내에 수용한 후, 제1 컵(110)과 제2 컵(120)이 마주하도록 케이스를 폴딩하고, 그 후 제1 둘레부(130)와 제2 둘레부(140)를 실링하면 이차전지(1000)가 제조될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지(1000)는 배트 이어가 감소되거나 또는 배트 이어가 발생하지 않을 수 있다. 구체적으로, 컵 모서리 배트 이어부(6)와 끝단 배트 이어부(7)가 모두 감소되거나 발생하지 않을 수 있고, 또는 컵 모서리 배트 이어부(6)와 끝단 배트 이어부(7) 중 어느 하나가 감소되거나 발생하지 않을 수 있다.

그에 따라 이차전지(1000)의 외관에서 불필요하게 돌출되거나 변형되는 부분을 감소시켜 이차전지(1000)에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)를 감소시킬 수 있고, 그 결과 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 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 실시가 가능하다.

100: 이차전지용 케이스
110: 제1 컵
111: 제1 컵의 좌측 벽부
112: 제1 컵의 우측 벽부
120: 제2 컵
121: 제2 컵의 좌측 벽부
122: 제2 컵의 우측 벽부
130: 제1 둘레부
131: 제1 컵 대응 둘레부
132: 제1 곡선부
133: 제1 직선부
140: 제2 둘레부
141: 제2 컵 대응 둘레부
142: 제2 곡선부
143: 제2 직선부
500: 전극조립체
1000: 이차전지
I1: 제1 기준 수직선
I2: 제2 기준 수직선

Claims

전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서,
만입된 형상을 갖는 제1 컵;
상기 제1 컵의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 컵;
상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 컵의 둘레를 감싸는 제1 둘레부; 및
상기 제2 컵의 둘레를 감싸는 제2 둘레부를 포함하고,
상기 제1 둘레부는 상기 제1 컵의 폭에 대응하는 부분인 제1 컵 대응 둘레부를 포함하고, 상기 제2 둘레부는 상기 제2 컵의 폭에 대응하는 부분인 제2 컵 대응 둘레부를 포함하며,
상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 연결되는 부분은 라운드 형태로 형성되고,
상기 제1 컵 대응 둘레부는 상기 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제1 곡선부 및 상기 제1 곡선부를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제1 직선부를 포함하며,
상기 제1 컵 및 제2 컵의 폭이 보여지는 단면도를 기준으로, 상기 제1 컵의 폭 길이는 상기 제1 컵 대응 둘레부의 길이보다 더 긴 이차전지용 케이스.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 컵의 폭길이는 상기 제1 컵의 좌측 벽부에서부터 상기 제1 컵의 우측 벽부의 상단점을 통과하고 상기 제1 둘레부에 수직한 제1 기준 수직선(I1)까지의 거리이고,
상기 제1 컵 대응 둘레부의 길이는 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)부터 상기 제1 컵의 우측 벽부의 상단점에 대응하는 상기 제1 둘레부의 지점(U1)까지의 길이인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 컵의 폭 길이(A)는 상기 제1 곡선부의 길이(B)와 상기 제1 직선부의 길이(C)의 합보다 더 큰 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에 있어서,
상기 단면도를 기준으로,
상기 제1 컵 대응 둘레부와 상기 제2 컵 대응 둘레부는 서로 소정의 각도(Θ)를 이루며 V자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 5에 있어서,
상기 소정의 각도(Θ)는 130도 ~ 170도 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에 있어서,
상기 단면도를 기준으로,
상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)과 상기 제1 컵의 좌측 벽부와 상기 제2 컵의 우측 벽부가 연결되는 연결 지점인 브릿지 연결점 사이의 거리(D)는 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에 있어서,
상기 단면도를 기준으로,
상기 제1 컵의 좌측 벽부와 상기 제2 컵의 우측 벽부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R2)을 가지도록 라운드 형태로 형성되고,
상기 소정의 곡률 반경(R2)은 2mm보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에 있어서,
상기 단면도를 기준으로,
상기 제2 컵의 폭 길이는 상기 제2 컵 대응 둘레부의 길이보다 더 긴 이차전지용 케이스.
청구항 9에 있어서,
상기 제2 컵의 폭길이는 상기 제2 컵의 우측 벽부에서부터 상기 제2 컵의 좌측 벽부의 상단점을 통과하고 상기 제2 둘레부에 수직한 제2 기준 수직선(I1)까지의 거리이고,
상기 제2 컵 대응 둘레부의 길이는 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 지점인 둘레 연결점(O)부터 상기 제2 컵의 좌측 벽부의 상단점에 대응하는 상기 제2 둘레부의 지점(U2)까지의 길이인 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 연결되는 부분은 소정의 곡률 반경(R1)을 가지도록 라운드 형태로 형성되고,
상기 제2 컵 대응 둘레부는 상기 라운드 형태의 일부에 의하여 형성되는 제2 곡선부 및 상기 제2 곡선부를 제외한 부분으로서 직선 형상을 가지는 제2 직선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 컵의 폭 길이는 상기 제2 곡선부의 길이와 상기 제2 직선부의 길이의 합보다 더 큰 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에 따른 이차전지용 케이스;
상기 이차전지용 케이스 내에 삽입되는 전극조립체; 및
상기 전극 조립체와 함께 상기 이차전지용 케이스 내에 수용되는 전해액을 포함하는 이차전지.