KR20090010444A - High power secondary battery of series connection structure - Google Patents

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이한호
이은주
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Abstract

A high power secondary battery of a series connection structure is provided to ensure high voltage and high power by containing a plurality of unit cells which is serially connected. A high power secondary battery of a series connection structure seals the outer circumference sealing part of the lower case and upper case in a state of mounting the unit cells(210, 220) to a case receiving part with the thermal fusion. The unit cells are formed with a positive electrode tap and a negative electrode tap at the opposing positions. The electrolyte of the unit cells is physically separated with a partition(500). An one-side electrode tap (outer electrode tap) of outermost unit cells is protruded to the outside of a case. An opposing side electrode tap (inside electrode tap)(410,420) is connected to the inner unit cells. The inside electrode tap is heat-fused with a case sealing part in a state where the partition is interposed.

Description

직렬 연결 구조의 고출력 이차전지 {High Power Secondary Battery of Series Connection Structure} High Power Secondary Battery of Series Connection Structure

본 발명은 직렬 연결 구조의 고출력 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2 또는 그 이상의 단위셀들을 케이스 수납부에 장착한 상태에서 케이스의 외주면 실링부를 열융착하여 밀봉한 이차전지로서, 상기 단위셀들은 그것의 양극탭과 음극탭이 대향 위치에서 각각 형성되어 있고, 단위셀들의 전해액은 격막에 의해 물리적으로 분리되어 있으며, 최외측 단위셀들의 일측 전극탭('외부 전극탭')은 케이스 외부로 돌출되어 있고 대향측 전극탭('내부 전극탭')은 내측 단위셀에 직렬 접속방식으로 연결되어 있으며, 상기 내부 전극탭은 격막이 개재된 상태에서 케이스 실링부에 함께 열융착된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a high output secondary battery having a series connection structure, and more particularly, to a secondary battery sealed by heat-sealing the outer peripheral surface sealing portion of a case in a state in which two or more unit cells are mounted in a case accommodation unit. The positive electrode tab and the negative electrode tab are formed at opposite positions, the electrolytes of the unit cells are physically separated by the diaphragm, and the one electrode tab ('external electrode tab') of the outermost unit cells is moved out of the case. The protruding side and the opposite electrode tab ('inner electrode tab') are connected in series with the inner unit cell, and the inner electrode tab has a structure in which the inner electrode tab is heat-sealed together with the case sealing part in a state where the diaphragm is interposed therebetween. It provides a secondary battery characterized by.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔 린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로도 주목받고 있다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. In addition, the rechargeable battery is also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as a way to solve air pollution of conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. I am getting it.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.One or two or four battery cells are used for small mobile devices, whereas medium and large battery modules, which are electrically connected to a plurality of battery cells, are used in medium and large devices such as automobiles due to the necessity of high output capacity.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다. Since the medium-large battery module is preferably manufactured in a small size and weight, the rectangular battery, the pouch-type battery, etc., which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium-large battery module. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to the advantages of low weight and low manufacturing cost.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지는 2 개의 전극리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)를 부착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14b)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14a)와 하단부(14c)에는 전극리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.1 is a perspective view schematically showing a typical representative pouch-type battery. The pouch-type battery of FIG. 1 has a structure in which two electrode leads 11 and 12 protrude from each other to protrude from an upper end and a lower end of the battery main body 13, respectively. The exterior member 14 is composed of two upper and lower units, and both side surfaces 14b and upper and lower ends 14a, which are mutually contacting portions, with electrode assemblies (not shown) mounted on an accommodating portion formed on an inner surface thereof. The battery 10 is made by attaching 14c). The exterior member 14 has a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer, and can be attached by mutually fusion bonding the resin layer by applying heat and pressure to both side surfaces 14b and the upper and lower ends 14a and 14c which are in contact with each other. In some cases, the adhesive may be attached using an adhesive. Since both side surfaces 14b are in direct contact with the same resin layer of the upper and lower exterior members 14, uniform sealing is possible by melting. On the other hand, since the electrode leads 11 and 12 protrude from the upper end 14a and the lower end 14c, the sealing properties are improved in consideration of the thickness of the electrode leads 11 and 12 and the heterogeneity with the material of the exterior member 14. Heat-sealing is carried out in the state which interposed the film-like sealing member 16 between the electrode leads 11 and 12 so that it may be made.

그러나, 외장부재(14) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위해서는 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.However, since the mechanical rigidity of the exterior member 14 itself is not excellent, in order to manufacture a battery module having a stable structure, battery cells are manufactured by mounting battery cells (unit cells) in a pack case such as a cartridge. However, since a mounting space is generally limited to a device or a vehicle on which a medium / large battery module is mounted, when the size of the battery module is increased due to the use of a pack case such as a cartridge, there is a problem of low space utilization. In addition, the low mechanical stiffness of the battery cell results in repeated expansion and contraction of the battery cell during charging and discharging, thereby causing a case where the heat fusion sites are separated.

또한, 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조체이므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 퓨즈, 바이메탈, BMS (Battery Management System) 등의 안전 시스템이 구비되어 있어서 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다. 이러한 안전 시스템은 셀의 수가 많을수록 관리가 어려워지고, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하며 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다.In addition, since a battery module is a structure in which a plurality of battery cells are combined, when some battery cells are overvoltage, overcurrent, and overheating, safety and operation efficiency of the battery module are greatly detrimental, and thus a means for detecting them is necessary. Therefore, safety systems such as fuses, bimetals, and battery management systems (BMS) are provided to check and control the operation state in real time or at regular intervals. This safety system is difficult to manage the larger the number of cells, the mounting or connection of such detection means makes the assembly process of the battery module very complicated and there is a risk of short circuit due to a number of wiring for this.

이와는 별도로, 다수의 전지셀들을 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하거나 또는 소정 단위의 전지셀들로 이루어진 단위모듈 다수를 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 앞서 설명한 바와 같은 측면에서 바람직하지 않으며, 고전압 및 고출력 특성을 발휘할 수 있고, 간단하고 용이하게 제조 및 관리될 수 있으며 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수한 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.Apart from this, when constructing a medium-large battery module using a plurality of battery cells or a medium-large battery module using a plurality of unit modules consisting of a predetermined unit of battery cells, for the mechanical fastening and electrical connection of the Since many members are needed, the process of assembling these members is very complicated. Moreover, space is required for joining, welding, soldering, etc. a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection, thereby increasing the size of the entire system. This increase in size is not desirable in view of the above-described, high voltage and high output characteristics, can be easily and easily manufactured and managed, there is a high need for a secondary battery having a compact and excellent structural stability.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 발명의 목적은 고전압 및 고출력 특성을 발휘할 수 있도록 2 개 이상의 단위셀을 포함하고, 이들이 서로 직렬로 연결된 구조의 이차전지를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a secondary battery having a structure comprising two or more unit cells, and connected in series with each other so as to exhibit high voltage and high output characteristics.

본 발명의 또 다른 목적은 직렬 연결된 2 개 이상의 단위셀을 포함하는 이차전지를 간단하고 용이한 방법으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a secondary battery including two or more unit cells connected in series in a simple and easy manner.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 2 또는 그 이상의 단위셀들을 케이스 수납부에 장착한 상태에서 상부 케이스와 하부 케이스의 외주면 실링부를 열융착하여 밀봉한 이차전지로서, 상기 단위셀들은 그것의 양극탭과 음극탭이 대향 위치에서 각각 형성되어 있고, 단위셀들의 전해액은 격막에 의해 물리적으로 분리되어 있으며, 최외측 단위셀들의 일측 전극탭('외부 전극탭')은 케이스 외부로 돌출되어 있고 대향측 전극탭('내부 전극탭')은 내측 단위셀에 직렬 접속방식으로 연결되어 있으며, 상기 내부 전극탭은 격막이 개재된 상태에서 케이스 실링부에 함께 열융착된 구조로 이루어져 있다.The secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a secondary battery that is sealed by heat-sealing the outer peripheral surface sealing portion of the upper case and the lower case in a state in which two or more unit cells are mounted in the case accommodating part. The positive electrode tab and the negative electrode tab are formed at opposite positions, the electrolytes of the unit cells are physically separated by the diaphragm, and the one electrode tab ('external electrode tab') of the outermost unit cells is moved out of the case. The protruding side and the opposite electrode tab ('inner electrode tab') are connected in series with the inner unit cell, and the inner electrode tab has a structure in which the inner electrode tab is heat-sealed together with the case sealing part in a state where the diaphragm is interposed therebetween. .

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 직렬 연결된 복수 개의 단위셀들을 포함하고 있으므로 고전압 및 고출력을 발휘할 수 있고, 컴팩트한 구조를 가짐으로써 부피 대비 높은 효율성의 전지로 제조될 수 있다. 예를 들어, 하나의 단위셀이 약 3.6 V 전후의 기전력을 발생시키는 리튬 이차전지에 적용되는 경우, 대략 7.2 V의 기전력이 발생하므로 작동 전압이 높게 요구되는 HEV 또는 EV 등에 적용되는 경우 우수한 성능을 발휘할 수 있다. Therefore, since the secondary battery according to the present invention includes a plurality of unit cells connected in series, the secondary battery can exhibit high voltage and high output, and can be manufactured as a battery having high efficiency compared to volume by having a compact structure. For example, when one unit cell is applied to a lithium secondary battery generating an electromotive force of about 3.6 V, an electromotive force of about 7.2 V is generated, and thus, when the unit cell is applied to HEV or EV, which requires a high operating voltage, excellent performance is obtained. Can be exercised.

더욱이, 본 발명에 따른 이차전지를 다수 개 연결하여 전지모듈로 구성하는 경우, 전지 관리 시스템(battery management system; BMS)에서 관리해야 하는 셀의 수가 동일 규격 대비 감소됨으로써 효율적인 관리가 가능하다. 또한, 검출수단 등과의 장착 내지 연결이 요구되는 셀의 수가 감소하여 전지모듈의 조립과정이 간소해지고 다수의 배선으로 인한 단락의 위험성이 낮아질 수 있으며, 부품 가격을 절 감할 수 있어서 생산 효율이 높다는 장점이 있다. In addition, when a plurality of secondary batteries according to the present invention is connected to constitute a battery module, the number of cells to be managed in a battery management system (BMS) is reduced compared to the same standard, thereby enabling efficient management. In addition, the number of cells required to be installed or connected to the detection means, etc. is reduced, which simplifies the assembly process of the battery module, reduces the risk of short circuit due to a large number of wirings, and reduces the cost of parts. There is this.

본 발명에서, 최외측 단위셀들의 일측의 외부 전극탭은 케이스 외부로 돌출되어 있고, 대향측 내부 전극탭은 내측 단위셀에 직렬 접속방식으로 연결되어 있다. 즉, 최외측에 존재하는 단위셀들을 제외한 내측에 존재하는 단위셀들에는 내부 전극탭만이 존재한다. 상기 외부 전극탭은, 예를 들어, 전극 리드에 결합되어 외부 입출력 단자와 연결될 수 있다. In the present invention, the outer electrode tabs on one side of the outermost unit cells protrude out of the case, and the opposite inner electrode tabs are connected in series to the inner unit cells. That is, only internal electrode tabs exist in the unit cells existing inside the unit cells except the outermost unit cells. For example, the external electrode tab may be coupled to an electrode lead and connected to an external input / output terminal.

상기 단위셀들 상호간의 직렬 연결을 위해서는 반대 극성을 갖는 내부 전극탭들을 서로 전기적으로 연결해야 한다. 이 때, 상기 내부 전극탭의 연결을 용이하게 하기 위한 하나의 바람직한 예에서, 인접하는 단위셀들의 외부 전극탭 상호간은 서로 반대 극성일 수 있다. 따라서, 인접하는 단위셀들의 내부 전극탭을 서로 연결하고, 외부 전극탭은 외부 입출력 단자와 연결함으로써 직렬 연결 구조를 이룰 수 있다. In order to serially connect the unit cells, internal electrode tabs having opposite polarities must be electrically connected to each other. In this case, in one preferred example for facilitating the connection of the inner electrode tabs, the outer electrode tabs of adjacent unit cells may have opposite polarities. Therefore, the internal electrode tabs of adjacent unit cells are connected to each other, and the external electrode tabs may be connected to an external input / output terminal to form a series connection structure.

상기 내부 전극탭들 상호간의 전기적 연결은 별도의 연결부재에 의해 달성될 수도 있고 직접 결합될 수도 있다. 제조 공정의 용이성 및 경제성을 고려하면, 인접하는 단위셀들에서 내부 전극탭들이 돌출되는 방향 및 위치를 서로 동일하게 형성함으로써, 별도의 연결부재 없이 용접 등의 방법으로 직접 결합하는 것이 바람직하다. Electrical connection between the internal electrode tabs may be achieved by a separate connection member or may be directly coupled. In consideration of the ease and economical efficiency of the manufacturing process, it is preferable to form the same direction and position in which the inner electrode tabs protrude from adjacent unit cells in the same manner, so as to be directly coupled by welding or the like without a separate connecting member.

상기 외부 전극탭은 최외측 단위셀에서 케이스 외부로 돌출되어 외부 입출력 단자와 연결된다. 외부 입출력 단자들이 전지케이스의 상단면에 모두 위치하는 경우, 상기 외부 전극탭들은 바람직하게는 케이스의 상단으로 돌출된 구조일 수 있 다. 이 때, 음극탭과 양극탭은 서로 접촉하지 않아야 하므로 이러한 접촉 가능성을 최소화하기 위하여, 서로 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 예를 들어, 케이스 상단의 좌, 우에 각각 형성될 수 있다.The external electrode tab protrudes out of the case from the outermost unit cell and is connected to an external input / output terminal. When all of the external input / output terminals are located on the top surface of the battery case, the external electrode tabs may preferably have a structure protruding to the top of the case. At this time, since the negative electrode tab and the positive electrode tab should not be in contact with each other, in order to minimize the possibility of such contact, it is preferable to be formed at positions spaced from each other, for example, it may be formed on the left and right of the upper case, for example.

따라서, 내부 전극탭과 외부 전극탭 간의 접촉 및 반대 극성의 탭들이 서로 접촉될 가능성을 최소화하기 위한 하나의 바람직한 예에서, 상기 내부 전극탭은 모두 단위셀들의 상단 또는 하단의 중앙부에 형성되어 있고, 상기 외부 전극탭들은 케이스의 상단 좌, 우에 각각 형성될 수 있다.Therefore, in one preferred example for minimizing the contact between the inner electrode tab and the outer electrode tab and the possibility that the tabs of opposite polarities are in contact with each other, the inner electrode tabs are all formed at the center of the top or bottom of the unit cells, The external electrode tabs may be formed at the upper left and right sides of the case, respectively.

한편, 상기 내부 전극탭들은, 예를 들어, 상호 용접 또는 솔더링하여 결합시킴으로써 직렬 접속방식으로 연결할 수 있다. 상기 용접 방법은 공지의 방법에 의해 수행될 수 있고 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 저항 용접, 스팟 용접, 초음파 용접, 레이저 용접, 전자빔 용접, 아크 용접 등을 들 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 내부 전극탭의 결합부위는 격막의 단부와 케이스 외주면 단부 사이에 위치할 수 있다. 즉, 상기 결합부위가 케이스 외주면의 단부보다 짧은 길이를 가짐으로써 케이스 외부로 돌출되지 않고, 격막의 단부보다 긴 길이를 가짐으로써 격막에 의한 단위셀들 간의 전해액 밀봉성을 유지하면서도 격막의 단부와 외주면 단부 사이의 위치에서 내부 전극탭들이 상호 연결될 수 있다. 결과적으로, 상기 내부 전극탭의 길이는 격막의 단부와 외주면 단부 사이의 길이에서 내부 전극탭들이 서로 겹치도록 구성할 수 있다. On the other hand, the internal electrode tabs, for example, by connecting to each other by welding or soldering can be connected in a series connection method. The welding method may be carried out by a known method and is not particularly limited, and examples thereof include resistance welding, spot welding, ultrasonic welding, laser welding, electron beam welding, arc welding, and the like. In one preferred embodiment, the coupling portion of the inner electrode tab may be located between the end of the septum and the end of the outer peripheral surface of the case. That is, the coupling portion has a length shorter than the end of the outer peripheral surface of the case and does not protrude to the outside of the case, and has a length longer than the end of the diaphragm, thereby maintaining the electrolyte sealing property between the unit cells by the diaphragm, while maintaining the end portion and the outer peripheral surface of the diaphragm. Internal electrode tabs may be interconnected at locations between the ends. As a result, the length of the inner electrode tab may be configured such that the inner electrode tabs overlap each other at the length between the end of the diaphragm and the outer peripheral surface end.

본 발명에서 이차전지에 포함되는 단위셀의 개수는 특별히 제한되는 것은 아니고, 단위셀의 두께, 전지케이스의 크기, 소망하는 전지 용량 또는 전압 등에 따 라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 시트의 파우치형 케이스로 이루어지는 경우, 라미네이트 시트는 매우 얇은 구조로서 일반적으로 15 mm 이상의 깊이를 가진 수납부를 형성하기 용이하지 않다. 따라서, 수납부가 각각 형성된 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 경우에는 전지케이스의 두께는 최대 30 mm 정도가 된다. 따라서, 예를 들어 전극조립체(발전소자)의 두께가 15 mm 정도라면, 2 개의 단위셀들이 장착될 수 있고, 10 mm 정도라면 3 개의 단위셀들이 장착될 수 있다. The number of unit cells included in the secondary battery in the present invention is not particularly limited, and may be variously configured according to the thickness of the unit cell, the size of the battery case, the desired battery capacity or voltage. For example, in the case of a pouch type case of laminate sheets, the laminate sheets are very thin in structure and generally do not easily form an accommodating portion having a depth of 15 mm or more. Therefore, when the upper case and the lower case each formed with the receiving portion, the thickness of the battery case is up to about 30 mm. Thus, for example, if the thickness of the electrode assembly (power generation element) is about 15 mm, two unit cells may be mounted, and if it is about 10 mm, three unit cells may be mounted.

하나의 바람직한 예에서, 상기 이차전지는 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 2 개의 단위셀들로 구성된 구조일 수 있다. 이러한 구조는, 1 개의 단위셀을 포함하는 경우에 비해 2 배의 전압을 가지므로 고출력 이차전지를 제공할 수 있다. 이러한 구조에서, 제 1 단위셀의 외부 전극탭과 제 2 단위셀의 외부 전극탭이 서로 반대 극성을 갖고, 제 1 단위셀의 내부 전극탭과 제 2 단위셀의 내부 전극탭이 서로 반대 극성을 갖는 것으로 구성됨으로써 직렬 연결될 수 있다. In one preferred example, the secondary battery may have a structure composed of two unit cells of a first unit cell and a second unit cell. Such a structure can provide a high output secondary battery because it has twice the voltage as compared with the case of including one unit cell. In this structure, the outer electrode tab of the first unit cell and the outer electrode tab of the second unit cell have opposite polarities, and the inner electrode tab of the first unit cell and the inner electrode tab of the second unit cell have opposite polarities. It can be connected in series by being configured to have.

구체적인 예에서, 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 외부 전극탭과 내부 전극탭은 단위셀의 상단과 하단에서 각각 돌출되어 있으며, 제 1 단위셀에서 외측 전극탭은 음극이고, 내측 전극탭은 양극이며, 제 2 단위셀에서 외측 전극탭은 양극이고, 내측 전극탭은 음극일 수 있다. 따라서, 제 1 단위셀의 양극 탭과 제 2 단위셀의 음극탭을 서로 연결하고, 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 외측 전극탭인 기타 음극탭과 양극탭을 외부 입출력 단자에 연결함으로써, 2 개의 전지셀들이 직렬 연결된다. 본 발명에서 상기 단위셀들 및 전해액을 서로 물리적으로 분리시키는 역할을 하는 격막은, 예를 들어, 단위셀들 사이에 별도의 부재를 삽입함으로써 형성될 수 있다. 이러한 격막의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 내전해액성을 갖고 리튬 이온의 이동을 방지할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않다. 그러한 격막의 예로는 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PS(polystyrene), PVdF(polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PET(polyethylene-terephthalate), PMMA (PolyMethy lMethAcrylate), PAN(polyacrylonitrile) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 소재로 이루어져 있고, 바람직하게는 PE, PP 등의 폴리올레핀계 고분자 시트일 수 있다. In a specific example, the outer electrode tab and the inner electrode tab of the first unit cell and the second unit cell protrude from the upper and lower ends of the unit cell, respectively, in the first unit cell, the outer electrode tab is a cathode, and the inner electrode tab is The cathode may be an anode, and the outer electrode tab may be an anode in the second unit cell, and the inner electrode tab may be a cathode. Accordingly, by connecting the positive electrode tab of the first unit cell and the negative electrode tab of the second unit cell to each other, and connecting the other negative electrode tab and the positive electrode tab, which is the outer electrode tab of the first unit cell and the second unit cell to the external input and output terminals, Two battery cells are connected in series. In the present invention, the diaphragm which serves to physically separate the unit cells and the electrolyte from each other may be formed by, for example, inserting a separate member between the unit cells. The material of such a diaphragm is not particularly limited, and is not particularly limited as long as it has electrolyte resistance and can prevent the movement of lithium ions. Examples of such diaphragms include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene-terephthalate (PET), polymethyacrylate (PMMA), and polyacrylonitrile (PAN). It is made of one or two or more materials selected from the group consisting of, preferably a polyolefin-based polymer sheet such as PE, PP.

상기 격막은 케이스 실링부에 삽입되어 별도의 접착제 등을 도포함으로써 결합될 수도 있고, 실링부와 함께 열융착되어 결합될 수도 있다. 예를 들어, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스는 케이스의 내측에 위치하는 내부 수지층들을 서로 열융착함으로써 결합시키고 있다. 따라서, 하나의 바람직한 예에서, 상기 격막과 내부 수지층과의 우수한 결합력을 위해 내부 수지층의 소재와 동일하거나 물성이 유사한 소재를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)의 고분자 시트일 수 있다. The diaphragm may be combined by inserting a separate adhesive or the like by being inserted into the case sealing part, or may be combined by heat fusion with the sealing part. For example, a battery case made of a laminate sheet is bonded to each other by heat-sealing internal resin layers positioned inside the case. Therefore, in one preferred embodiment, it is preferable to use a material that is the same as or similar in physical properties to the material of the internal resin layer, and more preferably unstretched polypropylene (cPP) for excellent bonding between the diaphragm and the internal resin layer. It may be a polymer sheet of.

상기 격막의 면적은 케이스의 수납부 외주면에 형성된 실링부 상에 위치할 수 있도록, 수납부의 단면적보다 크게 구성할 수 있다. 또한, 상부 케이스와 하부 케이스가 적어도 부분적으로 직접 열융착되어 높은 결합력을 발휘하고 불필요한 재료의 낭비를 최소화하기 위해, 케이스 외주면의 단면적보다 작은 크기일 수 있다.The area of the diaphragm may be larger than the cross-sectional area of the housing so that the area of the diaphragm may be located on the sealing portion formed on the outer circumferential surface of the housing. In addition, the upper case and the lower case may be of a size smaller than the cross-sectional area of the outer peripheral surface of the case in order to at least partially directly heat-sealed to exert high bonding force and minimize waste of unnecessary material.

상기 격막의 두께가 너무 두꺼운 경우에는, 열융착시의 열전도도가 저하되고 상부 케이스와 하부 케이스의 간격이 넓어져 열융착에 의한 결합이 용이하지 않으며, 전지의 두께 증가를 유발하는 문제가 있다. 반대로, 너무 얇은 경우에는, 충방전 과정에서 격막 자체가 변형되는 등의 이유로 단위셀간의 전해액 밀봉성을 충분히 달성하기 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 격막의 두께는 바람직하게는 10 ㎛ ~ 500 ㎛일 수 있다. If the thickness of the diaphragm is too thick, the thermal conductivity during thermal fusion is lowered, and the gap between the upper case and the lower case is widened, so that bonding by thermal fusion is not easy, and there is a problem of increasing the thickness of the battery. On the contrary, when too thin, it may be difficult to sufficiently achieve electrolyte sealing between unit cells due to deformation of the membrane itself during charge and discharge. In consideration of this point, the thickness of the diaphragm may be preferably 10 μm to 500 μm.

본 발명에서 전지케이스는 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어져 있고, 하나 이상의 수납부와 외주면 실링부를 포함하며, 상기 외주면 실링부를 따라 라미네이트 시트가 상호 접촉되는 부위에서 열융착 공정을 수행함으로써 상부 케이스와 하부 케이스가 결합될 수 있다. In the present invention, the battery case is composed of an upper case and a lower case, and includes at least one housing portion and an outer circumferential sealing portion, and the upper case and the lower case by performing a heat fusion process at a portion where the laminate sheets are in contact with each other along the outer circumferential surface sealing portion. Can be combined.

상기 전지케이스는, 예를 들어, 고분자 필름의 외부 피복층, 금속박의 베리어층, 및 폴리올레핀 계열의 내부 실란트층으로 구성된 라미네이트 시트로부터 형성될 수 있다. 상기 외측 피복층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 연신 나일론 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 베리어층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 상기 내부 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바 람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)이 사용될 수 있다.The battery case may be formed from, for example, a laminate sheet composed of an outer coating layer of a polymer film, a barrier layer of metal foil, and an inner sealant layer of a polyolefin series. Since the outer coating layer must have excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of at least a predetermined level. In such aspect, a stretched nylon film or polyethylene terephthalate (PET) may be preferably used as the polymer resin of the outer resin layer. The barrier layer is preferably aluminum may be used to exhibit a function of improving the strength of the battery case in addition to the function of preventing the inflow or leakage of foreign substances such as gas, moisture. The inner sealant layer has a heat sealability (heat adhesiveness), low hygroscopicity to suppress the penetration of the electrolyte, polyolefin resin that is not expanded or eroded by the electrolyte may be preferably used, More preferably unstretched polypropylene (cPP) can be used.

한편, 상기 외부 전극탭은 전극리드에 결합되어 외부 입출력 단자와 연결될 수 있으므로, 전극리드의 두께 및 케이스 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드와의 사이에 필름상의 실링 부재를 개재한 상태에서 열융착시킬 수 있다. On the other hand, since the external electrode tab is coupled to the electrode lead can be connected to the external input and output terminals, the sealing member in the form of a film between the electrode lead to increase the sealing property in consideration of the thickness of the electrode lead and heterogeneity with the case material It can heat bond in the state interposed.

상기 수납부는 전지케이스의 일측에 전극조립체에 대응하는 크기로 형성될 수도 있고, 전지케이스의 양측에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 전지케이스의 상부 케이스와 하부 케이스는 1 단위의 부재로 구성되어 일체로 형성된 것('일체형 전지케이스')일 수도 있고, 2 단위의 부재로 구성되어 분리되어 형성된 것('분리형 전지케이스')일 수도 있다. The accommodating part may be formed in a size corresponding to the electrode assembly on one side of the battery case, or may be formed on both sides of the battery case. In addition, the upper case and the lower case of the battery case may be formed integrally by forming a unit of one unit ('integral battery case'), may be formed of a separate unit consisting of two units ('removable battery case' It may be ').

상기 전지케이스의 실링부는 내부 전극탭이 삽입될 수 있도록 바람직하게는 외주면 실링부가 수납부의 4 면에 모두 형성될 수 있다. Preferably, the outer circumferential surface sealing portion may be formed on all four sides of the receiving portion so that the sealing portion of the battery case may be inserted into the inner electrode tab.

상기 실링부의 폭은 모두 동일할 수 있으나, 내부 전극탭이 위치함으로써 실링부에서의 밀봉력이 저하되는 되는 것을 방지하기 위한 하나의 바람직한 예에서, 상기 4 면 실링부 중 내부 전극탭이 삽입되는 면의 실링부의 폭은 나머지 면의 실링부의 폭보다 클 수 있다. 또한, 실링부의 결합력을 증가시키기 위해, 상기 내부 전극탭의 실링부와의 접촉면에는 접착성의 절연 테이프가 추가로 부착될 수도 있다. Although the widths of the sealing parts may all be the same, in one preferred embodiment for preventing the sealing force of the sealing part from being lowered due to the location of the inner electrode tabs, a surface into which the inner electrode tabs are inserted among the four surface sealing parts. The width of the sealing portion of may be greater than the width of the sealing portion of the remaining surface. In addition, in order to increase the bonding force of the sealing portion, an adhesive insulating tape may be further attached to the contact surface of the inner electrode tab with the sealing portion.

상기 단위 셀은 양극/분리막/음극의 적층 구조를 갖는 전극조립체로 이루어 져 있고, 상기 전극조립체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 스택형, 스택/폴딩형, 또는 폴딩형 전극조립체 중에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 폴딩형 전극조립체를 사용하는 경우, 바람직하게는 단면 형상이 가압에 의해 대략 사각형인 것일 수 있다. The unit cell is composed of an electrode assembly having a stack structure of an anode, a separator, and an anode, and the type of the electrode assembly is not particularly limited, and may be one selected from a stack type, a stack type, a folding type, or a folding type electrode assembly. have. In the case of using the folding electrode assembly, the cross-sectional shape may be substantially rectangular by pressing.

본 발명에 따른 이차전지는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 하나의 구체적인 예에서 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 상기 이차전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지가 바람직하며, 그 중에서도 리튬이온 폴리머 이차전지가 더욱 바람직하다. 상기 리튬 이차전지의 기타 구성요소들 및 제조방법은 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.In particular, the secondary battery according to the present invention may be preferably applied to a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, and in one specific example, an aluminum laminate sheet. In the present invention, the secondary battery is preferably a lithium secondary battery having a high energy density, a discharge voltage, and an output stability, and a lithium ion polymer secondary battery is more preferable. Since other components and a manufacturing method of the lithium secondary battery are well known in the art, detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명은 또한 이러한 이차전지를 단위체로 사용하는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈을 제공한다. The present invention also provides a high-power large-capacity battery module using such a secondary battery as a unit.

본 발명에 따른 중대형 전지모듈은 2 개 이상의 단위셀들을 하나의 전지셀로서 취급하여 조립을 행할 수 있고, 이들의 결합 구조가 치밀하므로 전지모듈의 전체적인 조립 공정을 간소화할 수 있고 더욱 콤팩트한 구조로 제조될 수 있다. 또한, BMS 관리가 용이하고 복잡한 배선 등에 의한 단락 등의 발생 위험이 감소된다는 장점이 있다. The medium-large battery module according to the present invention can be assembled by treating two or more unit cells as a single battery cell, and since their coupling structure is dense, the overall assembly process of the battery module can be simplified and more compact. Can be prepared. In addition, there is an advantage that the risk of occurrence of a short circuit due to complicated wiring or the like can be reduced by easy BMS management.

본 발명은 또한, 하기 단계(i) 내지 (iv)를 포함하는 상기 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing the secondary battery comprising the following steps (i) to (iv).

(i) 상하 방향으로 연속하여 1 개 또는 2 개의 수납부가 형성된 케이스 본체에 내부 전극탭들이 서로 대면하도록 2 또는 그 이상의 단위셀들을 장착하는 단계; (i) mounting two or more unit cells so that the inner electrode tabs face each other in the case body in which one or two accommodating parts are continuously formed in the vertical direction;

(ii) 상기 단계(i)에서 장착된 단위셀들 사이에 격막을 삽입하는 단계; (ii) inserting a diaphragm between unit cells mounted in step (i);

(iii) 상기 단계(ii)에서 격막이 삽입된 케이스 본체의 실링부와 격막을 결합시키는 단계; (iii) combining the diaphragm with the sealing portion of the case body into which the diaphragm is inserted in step (ii);

(iv) 전해액을 주입하고 케이스의 외주면 실링부를 열융착하는 단계.(iv) injecting the electrolyte solution and heat-sealing the outer peripheral surface sealing portion of the case.

본 발명에 따른 제조방법은, 별도의 복잡한 공정을 거칠 필요없이 공지의 이차전지 제조방법에 따라 제조될 수 있고, 연속적인 공정에 의해 제조가 가능하므로 공정 효율성이 매우 우수하다. The manufacturing method according to the present invention can be prepared according to a known secondary battery manufacturing method without having to go through a separate complicated process, and can be manufactured by a continuous process, so the process efficiency is very excellent.

전지케이스의 수납부에 단위셀을 장착하는 상기 단계(i)에서, 상부 케이스와 하부 케이스에 각각 수납부가 형성된 전지케이스의 경우, 각각에 단위셀들을 나누어 장착할 수 있고, 수납부가 하부 케이스에만 형성되어 있는 전지케이스의 경우, 다수의 단위셀들을 함께 장착할 수 있다. In the step (i) of mounting the unit cell in the battery case receiving unit, in the case of the battery case is formed in each of the upper case and the lower case, the unit cells can be divided into each mounting, the housing is formed only in the lower case In the case of the battery case, a plurality of unit cells can be mounted together.

상기 단계(ii)는 격막을 삽입하는 단계로서, 수납부를 완전히 밀봉할 수 있는 크기를 가진 격막을 단위셀들 사이에 장착함으로써, 격막의 일부가 외주면 실링부 상에 위치할 수 있다. 그런 다음, 상기 단계(iii)에서, 격막과 외주면 실링부를 결합시키며, 이 때, 격막과 실링부의 결합은 상기 설명한 바와 같이, 열융착이나 접착제를 도포하는 등의 방법으로 행할 수 있다. The step (ii) is a step of inserting the diaphragm, by mounting a diaphragm having a size that can completely seal the receiving portion between the unit cells, a portion of the diaphragm can be located on the outer peripheral surface sealing portion. Then, in the step (iii), the diaphragm and the outer circumferential sealing portion are joined, and the diaphragm and the sealing portion can be joined by a method such as heat fusion or an adhesive as described above.

상기 단계(iv)에서, 전해액의 주입은, 예를 들어, 실링부의 3 면만을 우선 실링한 후 전해액을 주입할 수 있으며, 최종 단계에서 나머지 1 면을 실링하여 전지를 제조할 수 있다. In the step (iv), the injection of the electrolyte, for example, only the first three surfaces of the sealing portion may be injected first, and then the electrolyte may be injected, and in the final step, the remaining one surface may be manufactured to manufacture a battery.

하나의 바람직한 예에서, 상기 단계(i) 내지 (iv)의 전 또는 후의 임의의 시점에서, 단위셀의 내부 전극탭을 용접하여 결합시키는 단계를 포함한다. 즉, 상기 내부 전극탭의 결합은 상부 케이스와 하부 케이스를 열융착하기 이전 시점이라면 특별히 제한되지 않으며, 더욱 바람직하게는 상기 단계(i)의 전 또는 후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 상부 케이스와 하부 케이스 각각에 수납부가 형성되어 있는 전지케이스에 2 개의 단위셀들을 각각 장착하여 이차전지를 제조하는 경우, 내부 전극탭이 서로 결합된 2 개의 단위셀을 각각 수납부에 장착하거나, 또는 수납부에 각각 단위셀을 장착한 후 내부 전극탭을 연결시킬 수 있다. In one preferred embodiment, at any point before or after the steps (i) to (iv), the step of welding the internal electrode tab of the unit cell by bonding. That is, the coupling of the inner electrode tab is not particularly limited as long as it is a time point before the upper case and the lower case are heat-sealed, and more preferably, may be performed before or after the step (i). For example, when manufacturing a secondary battery by mounting two unit cells in a battery case in which an accommodating part is formed in each of an upper case and a lower case, two unit cells in which internal electrode tabs are coupled to each other are respectively provided in the accommodating part. The internal electrode tabs may be connected to the unit cells after the unit cells are mounted in the storage units.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지들을 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.In the following, secondary batteries according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but this is for easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에 삽입되는 단위셀들이 모식적으로 도시되어 있다.2 schematically illustrates unit cells inserted into a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 각각의 단위셀들(210, 220)에는 외부 전극탭(310, 320)과 내부 전극탭(410, 420)이 각각 형성되어 있다. 내부 전극탭(410, 420)은 단위셀의 하단 중앙부에 위치하고, 제 1 단위셀(210)의 외부 전극탭(310)은 단위셀의 상단 좌측에 형성되어 있고, 제 2 단위셀(220)의 외부 전극탭(320)은 단위셀의 상단 우측에 형성되어 있다. 외부 전극탭(310, 320)에는 각각 절연 테이프(311, 321)가 부착되어 있다. 2, external electrode tabs 310 and 320 and internal electrode tabs 410 and 420 are formed in the unit cells 210 and 220, respectively. The inner electrode tabs 410 and 420 are positioned at the lower center of the unit cell, and the outer electrode tab 310 of the first unit cell 210 is formed at the upper left side of the unit cell, and the second unit cell 220 The external electrode tab 320 is formed at the upper right side of the unit cell. Insulating tapes 311 and 321 are attached to the external electrode tabs 310 and 320, respectively.

도 3에는 도 2에 따른 2 개의 단위셀들을 포함하고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 케이스로 제조된 이차전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 케이스로 제조된 이차전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 케이스로 제조된 이차전지의 제조방법이 모식적으로 도시되어 있다. 도 3 내지 도 5에서 케이스의 형태를 제외한 다른 구성요소들은 모두 동일하며, 설명의 편의를 위하여 도 4 및 도 5에서 도 3과 동일한 구성 요소에 대해서는 지시 번호를 생략하였다. 3 illustrates an exploded perspective view of a secondary battery including two unit cells according to FIG. 2 and manufactured as an integrated case according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a second embodiment of the present invention. An exploded perspective view of a rechargeable battery manufactured as a detachable case according to an embodiment is schematically illustrated. In addition, Figure 5 schematically shows a method of manufacturing a secondary battery manufactured by an integrated case according to another embodiment of the present invention. In FIGS. 3 to 5, all other components except for the shape of the case are the same, and for convenience of description, the same reference numerals are omitted for the same components as those of FIG. 3 in FIGS. 4 and 5.

이들 도면을 참조하면, 도 3의 전지케이스는 수납부(611) 및 외주면 실링부(630)가 형성되어 있는 하부 케이스(610)와 일면에서 연속적으로 형성되어 있는 절곡 형상의 상부 케이스(620)로 이루어져 있다. 이러한 이차전지는 먼저, 수납부(611)에 제 1 단위셀(210)을 장착하고 격막(500)을 삽입한 다음, 제 2 단위셀(220)을 삽입하고 상부 케이스(620)를 절곡하여 수납부(611)를 덮으며, 상단면을 제외한 나머지 3면을 열융착한 후 상단면을 통해 전해액을 각각 주입하고, 상단면을 열융착함으로써 제조될 수 있다. Referring to these drawings, the battery case of FIG. 3 is a lower case 610 in which the accommodating part 611 and the outer circumferential sealing part 630 are formed, and a bent upper case 620 which is continuously formed in one surface. consist of. The secondary battery may first be equipped with the first unit cell 210 in the accommodating part 611, insert the diaphragm 500, insert the second unit cell 220, and bend the upper case 620. Covering the lead portion 611, and heat-sealing the remaining three surfaces other than the top surface and then injecting the electrolyte through the top surface, respectively, and may be manufactured by heat-sealing the top surface.

제 1 단위셀(210)의 내부 전극탭(410)과 제 2 단위셀(220)의 내부 전극탭(420)은 상부 케이스(620)와 접하는 부위(650)에 위치되어 있고, 제 1 단위 셀(210)의 외부 전극탭(310)과 제 2 단위셀(220)의 외부 전극탭(320)은 케이스 상단의 외부로 돌출된다. 이 때, 외부 전극탭(310, 320)에 부착된 절연 테이프는 대략 케이스의 외주면 실링부(630) 상에 위치하게 된다. The inner electrode tab 410 of the first unit cell 210 and the inner electrode tab 420 of the second unit cell 220 are positioned at a portion 650 in contact with the upper case 620, and the first unit cell. The external electrode tab 310 of the 210 and the external electrode tab 320 of the second unit cell 220 protrude outside the upper end of the case. At this time, the insulating tape attached to the external electrode tabs 310 and 320 is positioned on the outer circumferential surface sealing part 630 of the case.

한편, 도 4의 전지케이스는 수납부(611') 및 외주면 실링부(630')가 형성된 하부 케이스(610')와, 그와 대략 동일하게 수납부(621') 및 외주면 실링부(630')가 형성된 상부 케이스(620')로 이루어졌다는 점을 제외하고는, 도 3의 전지케이스와 동일하다. Meanwhile, the battery case of FIG. 4 includes a lower case 610 'having an accommodating part 611' and an outer circumferential sealing part 630 ', and an accommodating part 621' and an outer circumferential sealing part 630 'substantially identical thereto. 3 is the same as the battery case of FIG. 3 except that the upper case 620 'is formed.

제 1 단위셀(210)의 내부 전극탭과 제 2 단위셀(220)의 내부 전극탭은 용접 등의 방법으로 연결됨으로써 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)을 직렬 연결한다. 이들 내부 전극탭들이 서로 연결되는 시기는 특별히 제한이 없으며, 예를 들어, 상부 케이스들(620, 620') 및 하부 케이스들(610, 610')과의 열융착 이전일 수 있다. 또한, 이러한 내부 전극탭들이 서로 결합된 상태에서 전지케이스에 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)을 장착한 후 격막(500)을 삽입할 수도 있다. 이러한 과정은 도 5에서 더욱 구체적으로 확인할 수 있다. The internal electrode tab of the first unit cell 210 and the internal electrode tab of the second unit cell 220 are connected by a method such as welding to connect the first unit cell 210 and the second unit cell 220 in series. . The timing at which these internal electrode tabs are connected to each other is not particularly limited, and may be, for example, before heat fusion with the upper cases 620 and 620 'and the lower cases 610 and 610'. In addition, the diaphragm 500 may be inserted after the first unit cell 210 and the second unit cell 220 are mounted in the battery case while the internal electrode tabs are coupled to each other. This process can be confirmed in more detail in FIG.

도 5를 참조하면, 전지케이스는 일체형으로서 상부 케이스(620")와 하부 케이스(610") 모두에 수납부(621", 611")가 형성되어 있다. 이러한 전지케이스의 수납부에 각각 용접에 의해 결합된 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)을 장착하고, 격막(500)을 삽입한 다음, 절곡부(650)에서 하부 케이스(610")를 상부 케이스(620") 방향으로 절곡하고, 절곡부(650)가 형성된 면에 대향 면인 상단면을 제외한 나머지 3면의 실링부를 열융착한 후, 각각의 수납부(621", 611")에 전해액을 주 입한 뒤, 상단면 실링부를 열융착하여 이차전지를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 5, the battery case is integrated, and accommodating parts 621 ″ and 611 ″ are formed in both the upper case 620 ″ and the lower case 610 ″. The first unit cell 210 and the second unit cell 220 coupled to each of the battery case by welding are mounted, the diaphragm 500 is inserted, and the lower case ( 610 ") in the direction of the upper case 620", and heat-sealed the remaining three surfaces except for the upper surface that is opposite to the surface on which the bent portion 650 is formed, and then the respective receiving portions 621 ", 611 After the electrolyte is injected into the “), the secondary battery may be manufactured by heat sealing the upper end sealing part.

도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 단위셀들이 연결된 구조가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 6에 따른 구조를 갖는 이차전지의 정면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 8a 및 8b에는 도 7에서 직선 A-A와 직선 B-B의 단면도가 각각 모식적으로 도시되어 있다. 참고로, 도 6에서 케이스는 생략되어 있다. 6 schematically illustrates a structure in which unit cells are connected in a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 schematically illustrates a front view of a secondary battery having a structure according to FIG. 6. 8A and 8B schematically show cross-sectional views of the straight line AA and the straight line BB in FIG. 7, respectively. For reference, the case is omitted in FIG.

먼저 도 6을 참조하면, 이차전지(100)는 2 개의 단위셀(210, 220)로 구성되어 있다. 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)에는 각각 상단(201)으로부터 돌출된 외부 전극탭(310, 320)이 형성되어 있고, 하단(202)으로부터 돌출된 내부 전극탭(410, 420)이 형성되어 있다. 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)의 내부 전극탭(410, 420)은 서로 반대 극성을 갖고, 각 단위셀에서 외부전극탭(300)과 내부 전극탭(410, 420)은 서로 반대 극성을 가진다. 따라서, 내부 전극탭(410, 420)을 상호 연결함으로써 2 개의 단위셀(210, 220)은 직렬로 연결된다. 제 1 단위셀(210)과 제 2 단위셀(220)의 사이에는 격막(500)이 형성되어 있어서, 단위셀들(210, 220)의 전해액을 서로 물리적으로 분리시킨다. First, referring to FIG. 6, the secondary battery 100 includes two unit cells 210 and 220. External electrode tabs 310 and 320 protruding from the upper end 201 are formed in the first unit cell 210 and the second unit cell 220, respectively, and internal electrode tabs 410 protruding from the lower end 202 are formed. 420 is formed. The inner electrode tabs 410 and 420 of the first unit cell 210 and the second unit cell 220 have opposite polarities, and the outer electrode tab 300 and the inner electrode tabs 410 and 420 in each unit cell. Have opposite polarities. Therefore, the two unit cells 210 and 220 are connected in series by interconnecting the internal electrode tabs 410 and 420. A diaphragm 500 is formed between the first unit cell 210 and the second unit cell 220 to physically separate the electrolytes of the unit cells 210 and 220 from each other.

도 7에서, 실링부(630)의 폭은 상부 케이스와 하부 케이스의 결합력을 발휘할 수 있을 정도라면 충분하나, 결합력을 증가시키기 위해 내부 전극탭이 위치하는 부위의 폭(L)은 나머지 실링부의 폭(l)보다 큰 것이 바람직할 수 있다. 또한, 격막(500)의 면적은 수납부를 밀봉할 수 있도록, 수납부의 단면적보다는 크고, 실링부(630)에서의 결합력을 담보하기 위해 케이스 전체의 단면적보다는 작은 것이 바 람직할 수 있다. 이 경우, 격막(500)의 외주변은 실링부(630)의 대략 중간에 위치된다. In FIG. 7, the width of the sealing part 630 is sufficient to exert the coupling force between the upper case and the lower case, but the width L of the portion where the inner electrode tab is positioned to increase the coupling force is the width of the remaining sealing part. It may be desirable to be larger than (l). In addition, the area of the diaphragm 500 may be larger than the cross-sectional area of the accommodating part so as to seal the accommodating part, and smaller than the cross-sectional area of the whole case to ensure the bonding force in the sealing part 630. In this case, the outer periphery of the diaphragm 500 is located approximately in the middle of the sealing portion 630.

직선 A-A의 측단면도인 도 8a와 직선 B-B의 측단면도인 도 8b를 참조하면, 전지케이스는 최외층인 외부 수지층(601) / 금속 베리어층(602) / 최내층인 내부 수지층(603)의 적층 구조를 갖는 라미네이트 시트로 이루어져 있다. 격막(500)은 상부 케이스와 하부 케이스의 접촉면인 실링부의 일부에 삽입되어 있고, 대면하고 있는 내부 수지층(603)은 가열/가압에 의해 열융착된다. 이 때, 격막(500)이 내부 수지층(603)과 동일하거나 유사한 물성을 갖는 소재로 이루어져 있다면 함께 열융착되어 결합되기 더욱 용이할 수 있다. 내부 전극탭(310, 320)은 격막(500)이 삽입된 부위에서는 서로 분리되어 있으나 격막(500)의 단부에서 상호 결합되어 연결되어 있다. Referring to FIG. 8A, which is a side cross-sectional view of a straight line AA, and FIG. 8B, which is a side cross-sectional view of a straight line BB, the battery case includes an outer resin layer 601, a metal barrier layer 602, and an inner resin layer 603, the innermost layer. It consists of a laminate sheet having a laminated structure of. The diaphragm 500 is inserted in a part of the sealing part which is a contact surface of an upper case and a lower case, and the facing internal resin layer 603 is heat-sealed by heating / pressing. At this time, if the diaphragm 500 is made of a material having the same or similar physical properties as that of the internal resin layer 603, it may be easier to be thermally fused together. The inner electrode tabs 310 and 320 are separated from each other at the portion where the diaphragm 500 is inserted, but are coupled to each other at an end of the diaphragm 500.

설명의 편의를 위하여 도 8a와 8b에는 열융착 전의 상태로서 해당 부위가 표현되어 있지만, 실제로 열융착을 수행하면 상부 및 하부 케이스의 내부 수지층들(603)과 격막(500)은 열융착되어 상호 이격된 부위가 없어지게 된다.8A and 8B, for the sake of explanation, a corresponding portion is expressed as a state before thermal fusion, but when the thermal fusion is actually performed, the inner resin layers 603 and the diaphragm 500 of the upper and lower cases are thermally fused to each other. No spaced parts will be lost.

도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 3 개의 단위셀들이 연결된 구조가 모식적으로 도시되어 있다. 9 illustrates a structure in which three unit cells are connected in a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 이차전지(101)는 제 1 단위셀(211), 제 2 단위셀(221), 및 제 3 단위셀(231)을 포함하고, 각각의 단위셀들(211, 221, 231) 사이에는 각각 격막(501)이 삽입되어 있다. 외부 전극탭(311, 331)은 최외측에 위치하는 제 1 단위셀(211)의 상단과 제 3 단위셀(231)의 하단으로 각각 돌출되어 있다. 제 1 단위 셀(211)의 하단으로 돌출된 내부 전극탭(411)은 제 2 단위셀(221)의 인접하는 내부 전극탭(421)과 연결되어 있고, 이에 대향하는 위치에 형성된 제 2 단위셀(221)의 내부 전극탭(422)은 제 3 단위셀(231)의 내부 전극탭(431)과 연결되어 있다. 따라서, 제 1 단위셀(211), 제 2 단위셀(221) 및 제 3 단위셀(231)은 직렬 연결 방식으로 연결되어 있다. 이러한 이차전지는 하나의 단위셀을 포함하는 전지에 비해 3배의 전압을 발휘할 수 있으므로 고전압, 고출력이 강조되는 분야에 바람직하게 적용될 수 있다. Referring to FIG. 9, the secondary battery 101 includes a first unit cell 211, a second unit cell 221, and a third unit cell 231, and each of the unit cells 211, 221, The diaphragm 501 is respectively inserted between 231. The external electrode tabs 311 and 331 protrude from the upper end of the first unit cell 211 positioned at the outermost side and the lower end of the third unit cell 231, respectively. The inner electrode tab 411 protruding to the lower end of the first unit cell 211 is connected to the inner electrode tab 421 adjacent to the second unit cell 221 and is formed in a position opposite to the second unit cell. The internal electrode tab 422 of 221 is connected to the internal electrode tab 431 of the third unit cell 231. Accordingly, the first unit cell 211, the second unit cell 221, and the third unit cell 231 are connected in series. Since the secondary battery can exert a voltage three times higher than that of a battery including one unit cell, the secondary battery can be preferably applied to a field in which high voltage and high power are emphasized.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 격막에 의해 물리적으로 분리된 2 개 이상의 단위셀들이 직렬 접속방식으로 연결되어 있어서, 고전압 및 고출력 특성을 갖는 이차전지를 제조할 수 있고, BMS 관리가 용이하다는 효과가 있으며, 저렴한 비용과 간단한 조립공정에 의해 제조될 수 있으므로 생산 효율이 높다는 장점이 있다. As described above, in the secondary battery according to the present invention, since two or more unit cells physically separated by a diaphragm are connected in series, a secondary battery having high voltage and high output characteristics can be manufactured, and BMS management There is an effect that it is easy, and because it can be manufactured by a low cost and a simple assembly process has the advantage of high production efficiency.

도 1은 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도이다;1 is a perspective view of a typical representative pouch type battery;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에 삽입되는 단위셀이 모식도이다;2 is a schematic view of a unit cell inserted into a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 3 및 도 4는 도 2에 따른 2 개의 단위셀을 포함하는 이차전지의 분해 사시도로서, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 케이스로 제조된 이차전지이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 케이스로 제조된 이차전지이다;3 and 4 are exploded perspective views of a secondary battery including two unit cells according to FIG. 2, FIG. 3 is a secondary battery manufactured with an integrated case according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. It is a secondary battery made of a removable case according to a second embodiment of the;

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 제조 과정에 대한 모식도이다;5 is a schematic diagram of a manufacturing process of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 단위셀들이 연결된 구조의 모식도이다;6 is a schematic diagram of a structure in which unit cells are connected in a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 7은 도 6에 따른 구조를 갖는 이차전지의 정면도이다;7 is a front view of a secondary battery having a structure according to FIG. 6;

도 8a 및 8b는 도 7에서 직선 A-A와 직선 B-B의 단면도이다;8A and 8B are cross-sectional views of straight lines A-A and B-B in FIG. 7;

도 9는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 단위셀들이 연결된 구조의 모식도이다.9 is a schematic diagram of a structure in which unit cells are connected in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.

Claims (20)

2 또는 그 이상의 단위셀들을 케이스 수납부에 장착한 상태에서 상부 케이스와 하부 케이스의 외주면 실링부를 열융착하여 밀봉한 이차전지로서, 상기 단위셀들은 그것의 양극탭과 음극탭이 대향 위치에서 각각 형성되어 있고, 단위셀들의 전해액은 격막에 의해 물리적으로 분리되어 있으며, 최외측 단위셀들의 일측 전극탭('외부 전극탭')은 케이스 외부로 돌출되어 있고 대향측 전극탭('내부 전극탭')은 내측 단위셀에 직렬 접속방식으로 연결되어 있으며, 상기 내부 전극탭은 격막이 개재된 상태에서 케이스 실링부에 함께 열융착된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지. A secondary battery in which two or more unit cells are mounted in a case accommodating part and heat-sealed to seal the outer circumferential sealing of the upper case and the lower case, wherein the unit cells are formed at opposite positions of the positive electrode tab and the negative electrode tab, respectively. The electrolytes of the unit cells are physically separated by the diaphragm, and one electrode tab ('external electrode tab') of the outermost unit cells protrudes out of the case and an opposite electrode tab ('inner electrode tab'). The secondary battery is connected to the inner unit cell in a series connection method, wherein the inner electrode tab is thermally fused together with the case sealing part in a state where the diaphragm is interposed therebetween. 제 1 항에 있어서, 인접하는 단위셀들의 내부 전극탭 상호간은 서로 반대 극성인 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein internal electrode tabs of adjacent unit cells have opposite polarities. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 전극탭들은 각각 케이스의 상단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein each of the external electrode tabs is formed at an upper end of the case. 제 1 항에 있어서, 인접한 단위셀들에서 상기 내부 전극탭들이 돌출되는 방향 및 위치는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the inner electrode tabs protrude from adjacent unit cells in the same direction and position. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 전극탭은 모두 단위셀의 상단 또는 하단의 중앙부에 형성되어 있고, 상기 외부 전극탭들은 단위셀의 상단에 형성되어 있으며 반대극성의 전극탭들이 케이스의 상단 좌, 우에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. The method of claim 1, wherein the inner electrode tabs are all formed at the center of the upper or lower end of the unit cell, the outer electrode tabs are formed on the upper end of the unit cell, the opposite electrode tabs of the upper left and right of the case Secondary batteries, characterized in that each is formed. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 전극탭은 격막의 단부와 외주면 단부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the inner electrode tab is positioned between an end portion of the diaphragm and an end portion of an outer circumferential surface thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 제 1 단위셀과 제 2 단위셀의 2 개의 단위셀로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the secondary battery comprises two unit cells, a first unit cell and a second unit cell. 제 1 항에 있어서, 상기 격막은 별도의 부재를 삽입함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the diaphragm is formed by inserting a separate member. 제 1 항에 있어서, 상기 격막은 폴리올레핀계 고분자 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the diaphragm is a polyolefin-based polymer sheet. 제 9 항에 있어서, 상기 격막은 무연신 폴리프로필렌(cPP) 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 9, wherein the diaphragm is an unstretched polypropylene (cPP) sheet. 제 1 항에 있어서, 상기 격막의 단면적은 수납부의 단면적보다 크고 케이스의 전체 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the cross-sectional area of the diaphragm is larger than the cross-sectional area of the housing and smaller than the total cross-sectional area of the case. 제 1 항에 있어서, 상기 격막의 두께는 10 ㎛ ~ 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the thickness of the diaphragm is 10 μm to 500 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 4 면에 모두 실링부가 형성되어 있고, 4 면 중 어느 일 면에 내부 전극탭이 삽입되며, 내부 전극탭이 삽입되는 면의 실링부의 폭은 나머지 면의 실링부의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지. According to claim 1, wherein the case is formed on all four sides of the sealing portion, the inner electrode tab is inserted into any one of the four surface, the width of the sealing portion of the surface in which the inner electrode tab is inserted the sealing portion of the remaining surface Secondary battery, characterized in that larger than the width. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 전극탭들은 상호 용접 또는 솔더링하여 결합시킴으로써 직렬 접속방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the internal electrode tabs are connected by series welding by soldering or soldering to each other. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 스택형, 스택/폴딩형, 및 폴딩형 전극조립체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지. The secondary battery of claim 1, wherein the unit cell is selected from a group consisting of a stack type, a stack / fold type, and a folding type electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 1 단위 또는 2 단위의 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the case is made of an aluminum laminate sheet and is composed of one unit or two units. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전 지.The secondary battery of claim 1, wherein the battery is a lithium secondary battery. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 단위체로 사용하는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈.A high output large-capacity battery module using the secondary battery according to any one of claims 1 to 17 as a unit. (i) 상하 방향으로 연속하여 1 개 또는 2 개의 수납부가 형성된 케이스 본체에 내부 전극탭들이 서로 대면하도록 2 또는 그 이상의 단위셀들을 장착하는 단계; (i) mounting two or more unit cells so that the inner electrode tabs face each other in the case body in which one or two accommodating parts are continuously formed in the vertical direction; (ii) 상기 단계(i)에서 장착된 단위셀들 사이에 격막을 삽입하는 단계; (ii) inserting a diaphragm between unit cells mounted in step (i); (iii) 상기 단계(ii)에서 격막이 삽입된 케이스 본체의 실링부와 격막을 결합시키는 단계; (iii) combining the diaphragm with the sealing portion of the case body into which the diaphragm is inserted in step (ii); (iv) 전해액을 주입하고 케이스의 외주면 실링부를 열융착하는 단계;(iv) injecting an electrolyte solution and heat-sealing the outer circumferential surface sealing portion of the case; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 따른 이차전지의 제조방법. Method for manufacturing a secondary battery according to claim 1, characterized in that it comprises a. 제 19 항에 있어서, 상기 단계(i) 내지 (iv) 전, 후의 임의의 시점에서, 단위셀들의 내부 전극탭을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.The method of claim 19, further comprising: coupling the internal electrode tabs of the unit cells at an arbitrary time point before or after the steps (i) to (iv).
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