KR20160125656A - Pouch Type Secondary Battery Comprising Exterior-typed Strength-reinforcing Member - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외장형 보강부재를 포함하는 파우치형 이차전지, 상세하게는 스테인리스 스틸로 이루어진 외장형 보강부재를 전극조립체의 외면 중에서 단위셀의 적층방향을 기준으로 적어도 상면 및 하면을 포함하여 부가한 파우치형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery including an external reinforcing member, more specifically, an external reinforcing member made of stainless steel, which is provided on at least an upper surface and a lower surface of a pouch- Battery.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.
상기한 리튬 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등으로 구분할 수 있다. The lithium secondary battery can be classified into a cylindrical secondary battery, a prismatic secondary battery, and a pouch-type secondary battery depending on its shape.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름 등으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.Also, the secondary battery is classified according to how the electrode assembly having the anode / separator / cathode structure is formed. Typically, the long battery-shaped anodes and cathodes are jelly- A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, a stacked (stacked) electrode assembly in which a predetermined unit of positive and negative electrodes are stacked, A stack / folding type electrode assembly having a structure in which a bi-cell or full cell stacked in a single state is wound with a separating film or the like can be given.
이와 관련하여, 최근에는, 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높은 스택/폴딩형 전극조립체를 저렴하고 변형이 용이한 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있는 추세이다.In this connection, recently, a pouch-shaped battery having a stack / folding type electrode assembly which can be stacked with a high degree of integration and has a high energy density per unit weight is embedded in a pouch-shaped battery case of an inexpensive and easily deformable aluminum laminate sheet , Low manufacturing costs, small weight, easy shape deformation, and the like, and its usage is gradually increasing.
그러나, 도 1을 참조하여 볼 수 있듯이, 이와 같은 파우치형 이차전지는 각형 이차전지와 비교하여 전지케이스의 강도가 약해 보호 역할을 수행하지 못하므로, 침상 관통, 압착, 충격 등의 외력이 이차전지에 가해지는 경우, 내부에서 단락이 일어나고, 이때 국부적으로 과도한 전류가 흘러 급격한 발열 반응이 일어나게 되는 바, 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제를 가지고 있다. 이러한 위험성은 특히, 리튬 이차전지가 고용량화되면서 에너지 밀도가 증가할수록 더 중요한 문제가 되고 있다. However, as shown in FIG. 1, such a pouch-type secondary battery has a weaker strength than a prismatic secondary battery and does not play a protective role. Therefore, external forces such as needle piercing, A short circuit occurs inside the battery, and a surplus exothermic reaction occurs due to locally excessive current flow, which causes safety problems such as ignition and explosion of the battery. Such a risk is particularly important as the energy density of the lithium secondary battery increases as the capacity of the lithium secondary battery increases.
이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 파우치형 이차전지는 별도의 카트리지에 삽입되어 사용되거나, 이동성 등이 적은 디바이스에만 사용하는 등 그 사용에 제한을 두고 있어, 실질적으로 스마트폰, 노트북, 테블릿 PC와 같은 착, 탈식 형태의 전지를 포함하는 디바이스 대부분에는, 에너지 밀도의 비효율적인 측면 등을 감안하고도 기계적 강도가 높은 각형 이차전지를 이용하고 있는 실정이다.In order to solve such a problem, the pouch-type secondary battery is used in a separate cartridge, or is used only for a device having low mobility and the like. Therefore, the pouch type secondary battery is practically used for a smart phone, a notebook, Most of the devices including the same-type and de-ionization-type cells use a prismatic secondary battery having a high mechanical strength even in consideration of the inefficiency of energy density and the like.
그러나, 상기 각형 이차전지는 파우치형 이차전지에 비해 전지케이스 내부에 사공간이 많고, 여전히 그 크기와 형태의 제약에 의해 에너지 밀도가 높은 구조의 전극조립체인 스택/폴딩형의 전극조립체의 사용에 제한이 있다. However, since the prismatic secondary battery has a larger space than the pouch-type secondary battery in the battery case and still has a high energy density due to its size and shape restriction, the use of the stack / folding type electrode assembly There is a limit.
따라서, 상기 각형 이차전지를 에너지 및 용량 효율이 높은 파우치형 이차전지로 대체하면서도 각형 이차전지와 유사한 정도까지 기계적 강도를 개선하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차전지의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a need for a pouch-type secondary battery which can improve the safety of a battery by improving the mechanical strength to a level similar to that of a prismatic secondary battery, while replacing the prismatic secondary battery with a pouch- It is high.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 파우치형 전지케이스에 수납되는 전극조립체의 외면 중 둘 이상의 외면에 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 외장형 보강부재를 부가시키는 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have found that, as will be described later, the outer surface of the electrode assembly housed in the pouch-shaped battery case is reinforced by the external reinforcement of a metal material It has been confirmed that a desired effect can be achieved when a member is added, and the present invention has been accomplished.
따라서, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체;Accordingly, the pouch type secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly including a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells;
상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치형 전지케이스; 및A pouch-shaped battery case for accommodating the electrode assembly and the electrolyte; And
상기 전극조립체의 외면 중에서 둘 이상의 외면에 부가되어 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 외장형 보강부재;An external reinforcing member of a metal material added to at least two outer surfaces of the outer surface of the electrode assembly to reinforce the strength of the electrode assembly;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.
이와 같이 전극조립체의 외면에 금속 소재의 외장형 보강부재를 부가하는 경우에는, 종래 파우치형 전지케이스의 강도가 약해 외부 충격에 의해 쉽게 손상될 수 있는 문제를 효과적으로 해결할 수 있어, 에너지 및 용량 효율 면에서는 상대적으로 우수한 파우치형 이차전지를 사용하면서도 기계적 강도는 각형 이차전지와 유사한 정도까지 개선시킬 수 있는 바, 에너지 밀도, 용량, 및 전지의 안전성 면에서 모두 우수한 이차전지의 제조가 가능하다.When an external reinforcing member made of a metal material is added to the outer surface of the electrode assembly as described above, it is possible to effectively solve the problem that the strength of the conventional pouch-shaped battery case is weak and can be easily damaged by an external impact, The mechanical strength can be improved to a level similar to that of a prismatic secondary battery while using a relatively excellent pouch type secondary battery and it is possible to manufacture a secondary battery excellent in energy density, capacity, and safety of a battery.
또한, 본 발명에 따른 이차전지에서 상기 외장형 보강부재는 단순히 이차전지의 외부를 감싸는 형태, 즉, 파우치형 전지케이스의 외면에 부가되는 것이 아니라, 파우치형 전지케이스 내부에서 직사각형 형태의 전극조립체의 외면을 고정하는 형태로 포함되므로, 곡선을 포함하고 형태 변형이 많은 파우치형 전지케이스의 외면에 부가되는 경우보다 부가가 용이하여 제조 불량률 또한 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전극조립체의 외면에 부가됨으로써 전극조립체의 형태를 완전히 고정시켜 주는 바, 활성화 공정 및 전지 충방전 동안의 가스 배출, 잉여 전해액 배출 등에 의한 전극조립체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있고, 따라서, 전극조립체의 변형에 따른 전극조립체 단부에서의 단락을 방지하여, 단락률 또한 감소시킬 수 있다.In addition, in the secondary battery according to the present invention, the external reinforcing member is not simply attached to the outer surface of the pouch-shaped battery case, but is formed on the outer surface of the rectangular electrode assembly in the pouch- Therefore, it is easier to add the battery case to the outer surface of the pouch-shaped battery case including the curved shape and more deformed, thereby reducing the manufacturing defect rate. In addition, since the electrode assembly is attached to the outer surface of the electrode assembly, the shape of the electrode assembly is completely fixed. Thus, deformation of the electrode assembly due to the activation process, gas discharge during discharging and discharging of surplus electrolyte, It is possible to prevent a short circuit at the end of the electrode assembly due to deformation of the electrode assembly, and to shorten the short circuit ratio.
다만, 상기와 같이 외장형 보강부재가 파우치형 전지케이스의 내부에서 전극조립체 외면에 부가되는 경우에는 전해액 등과의 반응성이 문제될 수 있으므로, 상기 외장형 보강부재는 반응성이 적은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 따라서, 한정되지는 아니하나 상세하게는, 스테인리스 스틸(stainless use steel: SUS)로 이루어질 수 있다.However, when the external reinforcing member is attached to the outer surface of the electrode assembly inside the pouch-shaped battery case as described above, the reactivity with the electrolyte or the like may be a problem. Therefore, the external reinforcing member is preferably made of a metal having low reactivity, , But not limited to, stainless use steel (SUS).
이러한 외장형 보강부재의 전극조립체에의 부가 방법은, 한정되지 아니하나, 상세하게는 접착제에 의해 전극조립체의 외면에 부착될 수 있고, 이때, 상기 접착제 또한 전해액에 대한 반응성이 적은 것이 바람직하다. The method of attaching the external reinforcing member to the electrode assembly is not limited, but may be specifically attached to the outer surface of the electrode assembly with an adhesive, wherein the adhesive is less reactive with the electrolyte.
한편, 상기 외장형 보강부재가, 본원발명에 따른 기계적 강도 향상의 효과를 적절히 발휘하기 위해서는, 전극조립체를 이루는 외면 중에서 단위셀의 적층방향을 기준으로 적어도 상면 및 하면을 포함하여 부가될 수 있고, 더욱 상세하게는, 전극조립체의 상면 및 하면과, 전극 탭이 돌출된 면을 제외한 측면들 중 하나 이상의 측면을 감싸는 형태로 부가될 수 있다. 이때, 상면, 하면, 측면에 부가되는 외장형 보강부재는 별도의 부재일 수도 있으나, 외장형 보강부재의 고정성과 취급의 용이성을 위해 상면, 하면, 측면이 연결된 형태의 하나의 부재일 수 있다.In order to properly exhibit the effect of improving the mechanical strength according to the present invention, the external reinforcing member can be added to the outer surface of the electrode assembly including at least the upper surface and the lower surface based on the stacking direction of the unit cells, Specifically, the upper surface and the lower surface of the electrode assembly and the electrode tab may be added in the form of wrapping at least one of the side surfaces excluding the projected surface. At this time, the external reinforcing member added to the top, bottom, and side surfaces may be a separate member, but may be a single member having top, bottom, and side surfaces connected to each other for ease of fixing and handling of the external reinforcing member.
더 나아가, 상기 외장형 보강부재는, 모든 방향에서의 파우치형 이차전지의 기계적 강도를 향상시키는 한편, 보강부재의 취급성과 이차전지의 제조 용이성을 향상시키기 위해, 상면 및 하면과, 전극 탭이 돌출된 면을 제외한 측면들을 모두 감싸는 형태의 바스켓 구조로 이루어질 수 있다.Further, in order to improve the mechanical strength of the pouch type secondary battery in all directions, and to improve the ease of handling of the reinforcing member and the ease of manufacturing the secondary battery, the external reinforcing member is provided with an upper surface and a lower surface, And a basket structure that covers all sides except the side.
이와 같이 바스켓 구조를 갖는 외장형 보강부재는 전극조립체가 내장되는 삽입형 수납부가 구비된 캔 형태일 수 있는 바, 별도의 부재들을 전극조립체의 외면에 각각 부가하는 경우와 비교하여, 부재의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 전극조립체의 제조 후 보강부재를 상기와 같이 접착제에 의해 각각 별도로 부착하는 과정 없이, 단순히 전극조립체를 상기 삽입형 수납부에 삽입함으로써 완성시킬 수 있으므로, 제조 공정 또한 단순화될 수 있다.The external reinforcing member having a basket structure may be in the form of a can having an insert-type accommodating portion in which the electrode assembly is embedded. As compared with the case where the separate members are respectively attached to the outer surface of the electrode assembly, In addition, since the electrode assembly can be completed by simply inserting the electrode assembly into the insertion-type storage portion without separately attaching the reinforcing members after the manufacture of the electrode assembly with the adhesive as described above, the manufacturing process can be simplified.
다만, 상기와 같이 별도의 부착과정 없이 바스켓 구조의 외장형 보강부재에 전극조립체를 삽입하여 완성시키는 경우, 전극조립체가 외장형 보강부재 내에서 고정되지 아니하므로, 파우치형 전지케이스 내에서 움직일 가능성이 있고, 이 경우, 전지 안전성이 문제될 수 있는 바, 상기 바스켓 구조의 외장형 보강부재는 전극 탭이 돌출된 면에서 양극 탭들과 음극 탭들 사이에 적층방향으로 형성되는 브릿지를 더 포함할 수 있다. 물론, 이 경우에도 상기 바스켓 구조의 외장형 보강 부재는 전극조립체에 접착제로 고정될 수도 있다.However, in the case where the electrode assembly is inserted into the external reinforcing member of the basket structure without completing the attachment process as described above, since the electrode assembly is not fixed in the external reinforcing member, the electrode assembly may move in the pouch- In this case, the external reinforcing member of the basket structure may further include a bridge formed between the positive electrode tabs and the negative electrode tabs in the lamination direction on the surface where the electrode tab protrudes. Of course, in this case as well, the external reinforcing member of the basket structure may be fixed to the electrode assembly with an adhesive.
이러한 브릿지는 전극조립체가 바스켓 구조의 외장형 보강부재의 수납부에 삽입된 후에 형성될 수 있으며, 구체적으로, 전극조립체를 외장형 보강부재의 수납부에 삽입한 후에, 전극조립체의 양극 탭들과 음극 탭들 사이에서 브릿지를 형성할 별도의 부재를 바스켓 구조의 외장형 보강부재에 결합시킴으로써 형성할 수 있다. 이때, 상기 결합방법은 한정되지는 아니하고, 암수 체결 등의 기계적 체결, 또는 용접 등이 가능하다.The bridge may be formed after the electrode assembly is inserted into the receiving portion of the external reinforcing member of the basket structure. Specifically, after inserting the electrode assembly into the receiving portion of the external reinforcing member, By attaching a separate member for forming a bridge to an external reinforcing member of a basket structure. At this time, the bonding method is not limited, and mechanical fastening such as male and female fastening, welding, or the like is possible.
한편, 이와 같이 전극조립체의 외면에 부가되는 외장형 보강부재의 크기는, 어떠한 방향에서도 전극조립체를 보호할 수 있도록 전극조립체의 노출을 최소화면서도, 전체적인 부피를 최대한 줄여 전지 용량 등의 효율성을 향상시키는 것이 바람직한 바, 상기 외장형 보강부재가 대면하는 전극조립체 면의 평면 크기의 100 내지 110%, 상세하게는 101 내지 105%일 수 있다.On the other hand, the size of the external reinforcing member added to the outer surface of the electrode assembly as described above can minimize the exposure of the electrode assembly so as to protect the electrode assembly in any direction, while improving the efficiency of the battery capacity etc. Preferably, the external reinforcing member may be 100 to 110% of the planar size of the surface of the electrode assembly, more specifically, 101 to 105%.
상기 범위를 벗어나, 100% 보다 작은 경우에는 전극조립체의 외면 일부를 덮지 못하는 형태로 외장형 보강부재가 부가될 수 밖에 없어 본원발명이 의도한 기계적 강도 향상에 따른 전극조립체 보호 효과를 효과적으로 발휘할 수 없고, 110%보다 큰 경우에는 전체적인 부피가 증가하고, 일측면에서 전극조립체와 외장형 보강부재 사이, 또는 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체와 파우치형 전지케이스 사이에 사공간이 발생하게 되므로 부피 대비 용량 등의 전지 효율성이 떨어지는 바 바람직하지 않다.If it is out of the above range and less than 100%, the external reinforcing member can not be covered with the external surface of the electrode assembly, If it is larger than 110%, the total volume increases, and a dead space is generated between the electrode assembly and the external reinforcing member or between the electrode assembly and the pouch-shaped battery case to which the external reinforcing member is attached. It is not preferable because the battery efficiency is low.
상기 외장형 보강부재의 두께는, 내충격성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 상세하게는, 상기 보강부재가 각형 전지와 유사한 기계적 강도를 갖도록 0.01 mm 내지 10 mm일 수 있고, 상세하게는 0.05 mm 내지 5 mm일 수 있다.The thickness of the external reinforcing member may be determined in consideration of impact resistance and the like. Specifically, the thickness of the external reinforcing member may be 0.01 mm to 10 mm, more specifically 0.05 mm to 5 mm, mm.
상기 범위를 벗어나, 그 두께가 0.01 mm 미만인 경우, 소망하는 정도의 기계적 강도 향상 효과를 발휘할 수 없고, 10 mm를 초과하는 경우에는 전체적인 부피 및 무게가 증가하는 바 바람직하지 않다.If the thickness is less than 0.01 mm, the desired mechanical strength improving effect can not be exhibited. If it exceeds 10 mm, the overall volume and weight increase, which is not preferable.
그 밖의 본 발명의 이차전지에 포함되는 기타 성분에 대해서는 이하에서 설명한다.Other components included in the secondary battery of the present invention will be described below.
상기 전극조립체를 이루는 복수의 단위셀들은, 하나의 구체적인 예에서, 각각 하나의 전극으로 이루어진 모노셀, 동일 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 바이셀, 또는 다른 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 풀셀일 수 있다.The plurality of unit cells constituting the electrode assembly are, in one specific example, a monocell composed of one electrode, a bi-cell having a structure in which electrodes of the same polarity are located at both ends of the unit cell, And may be a full cell having a structure located at both ends of the cell.
구체적으로, 단위셀로서의 모노셀은 양극 또는 음극이고, 풀셀은 양극/분리막/음극의 단위 구조로 이루어져 있는 셀로서, 셀의 양측에 각각 양극과 음극이 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀은 가장 기본적인 구조의 양극/분리막/음극 셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 그 중, 양극/분리막/음극 구조의 풀셀의 모식도가 도 2에 도시되어 있다. 또한, 단위셀로서의 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조(A형 바이셀) 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위구조(C형 바이셀)와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 셀이다. 그 중, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀의 모식도가 도 3에 도시되어 있고, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀의 모식도가 도 4에 도시되어 있다.Specifically, a mono cell as a unit cell is a positive electrode or a negative electrode, and a pull cell is a cell having a unit structure of a positive electrode / separator / negative electrode, and a positive electrode and a negative electrode are positioned on both sides of the cell. Such a pull cell may include a cathode / separator / cathode cell and an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode cell having the most basic structure. Among them, a schematic diagram of a pull cell having a positive electrode / separator / negative electrode structure is shown in FIG. Also, the bi-cell as a unit cell may have a structure such as a unit structure (A-type bi-cell) of a cathode / separator / cathode / separator / anode and a unit structure (C-type bi-cell) of a cathode / separator / anode / In which the same electrode is located. 3 is a schematic view of a bipolar cell having an anode / separator / cathode / separator / anode structure, and a schematic diagram of a bipolar cell having a cathode / separator / anode / separator / cathode structure is shown in FIG.
도 3 및 도 4는 하나의 예시이며, 경우에 따라서는, 더 많은 적층 수의 바이셀들도 가능한 바, 그러한 예로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀, 음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀 등도 가능하다.3 and 4 illustrate one example and, in some cases, more bi-cells of a stacked number are possible, such as anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode / separator / anode structure Cathode, separator, anode, separator, cathode, separator, anode, separator, and bipolar cell structure.
본 발명에 따른 전극조립체는 이러한 모노셀, 바이셀, 풀셀들을 포함할 수 있으며, 이들 중 한 종류만을 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 적층방향으로 양극과 음극이 교대로 나타나는 구조라면 단위셀로서 어떠한 종류의 단위셀도 단독, 또는 조합하여 사용할 수 있다.The electrode assembly according to the present invention may include such a mono cell, a bi-cell, and a pull cell, and may include only one type or a combination thereof. That is, if the positive electrode and the negative electrode alternate in the stacking direction, any type of unit cell can be used singly or in combination.
또한, 이러한 단위셀들을 사용하여 제조된 전극조립체의 최외곽에 존재하는 전극은 서로 같은 전극일 수도 있고, 다른 전극일 수도 있다.In addition, the electrodes at the outermost portions of the electrode assemblies manufactured using such unit cells may be the same electrode or different electrodes.
한편, 상기 단위셀을 구성하는 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode constituting the unit cell is prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 상기 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared by coating, drying and pressing the negative electrode active material on the negative electrode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
한편, 상기 단위셀들을 연속적으로 권치하는 분리필름 역시 상기 분리막의 설명에 대응된다.On the other hand, a separation film continuously winding the unit cells corresponds to the description of the separation membrane.
상기 전극조립체와 함께 전지케이스에 수용되는 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있는 리튬염 함유 비수 전해액일 수 있고, 이때, 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution contained in the battery case together with the electrode assembly may be a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution comprising a nonaqueous electrolyte solution and a lithium salt. The nonaqueous electrolyte solution may be a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, But are not limited to these.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4,
또한, 상기 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution may contain at least one selected from the group consisting of pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like may be added have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.
예를 들어, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 전해액을 제조할 수 있다.For example, a lithium salt such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , or LiN (SO 2 CF 3 ) 2 is mixed with a cyclic carbonate of EC or PC as a high-dielectric solvent and a linear carbonate such as DEC, DMC or EMC To the mixed solvent to prepare an electrolytic solution.
상기 파우치형 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속층이 Al인 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.The pouch-shaped battery case may be formed of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, and more particularly, an aluminum laminate sheet having a metal layer of Al.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 이차전지를 단위셀로 포함하는 전지모듈 및 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다. The present invention also provides a battery pack including the battery module including the pouch type secondary battery as a unit cell and the battery module, and provides the device including the battery pack.
이러한 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 컴퓨터, 스마트폰, 휴대폰, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool) 등의 소형 디바이스를 들 수 있다.Specific examples of such a device include a small device such as a computer, a smart phone, a mobile phone, a tablet PC, a wearable electronic device, and a power tool.
상기 전지모듈, 전지팩, 디바이스의 제조방법은 당업계에 공지되어 있는 바, 본 명세서에서는 설명을 생략한다.The battery module, the battery pack, and the method of manufacturing the device are well known in the art, and a description thereof will be omitted herein.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 파우치형 전지케이스에 수납되는 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체의 외면 중 둘 이상의 외면에 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 외장형 보강부재를 포함함으로써, 에너지 및 용량 효율 면에서는 상대적으로 우수한 스택/폴딩형 전극조립체를 사용하면서도 각형 이차전지와 유사한 정도의 기계적 강도를 가지는 바, 에너지 밀도, 용량, 및 전지의 안전성 면에서 모두 우수한 효과가 있다.As described above, the pouch-type secondary battery according to the present invention is characterized in that the pouch-type secondary battery includes at least two outer surfaces of an outer surface of an electrode assembly including a plurality of unit cells accommodated in a pouch-shaped battery case and a separation film for continuously winding up the unit cells, And the external reinforcing member of a metal material reinforcing the strength of the electrode assembly in the electrode assembly, the stack and folding type electrode assemblies having a comparatively excellent energy and capacity efficiency are used, Both in terms of density, capacity, and safety of the battery.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 이차전지는 파우치형 전지케이스 내부에서 전극조립체의 외면에, 반응성이 적은 스테인리스 스틸로 이루어진 외장형 보강부재를 포함함으로써, 활성화 공정, 및 전지 충방전 동안에 발생하는 전극조립체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있어, 전극조립체의 변형에 의한 단락률 또한 감소시킬 수 있다.In addition, since the secondary battery according to the present invention includes the external reinforcing member made of stainless steel having low reactivity on the outer surface of the electrode assembly inside the pouch-shaped battery case, the activation process and deformation of the electrode assembly It is possible to effectively prevent short circuit due to deformation of the electrode assembly.
도 1은 종래 파우치형 이차전지와 각형 이차전지의 강도 비교 그래프이다;
도 2는 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 풀셀을 나타내는 모식도이다;
도 3은 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 A형 바이셀 나타내는 모식도이다;
도 4는 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 C형 바이셀 나타내는 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보강부재가 부가된 전극조립체의 모식도이다;
도 7은 도 5의 분해도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph comparing the strength of a conventional pouch-type secondary battery and a prismatic secondary battery;
2 is a schematic view showing a pull cell as one form of the unit cell of the present invention;
3 is a schematic diagram showing an A-type bi-cell as one type of unit cell of the present invention;
4 is a schematic diagram showing a C-type bicycle as one type of unit cell of the present invention;
5 is an exploded view of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;
6 is a schematic view of an electrode assembly with a reinforcing member according to one embodiment of the present invention;
7 is an exploded view of Fig.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해도 모식적으로 도시되어 있다.5 is a schematic view illustrating an exploded view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(10)은, 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체(20)이 파우치형 전지케이스(40)에 수납되어 밀봉되는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 5, the pouch type
이때, 전지케이스(40)은 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체(20)이 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(41)를 포함하는 하부 케이스(42)와 그러한 하부 케이스(42)의 덮개로서 하부 케이스(42)에 연결되어 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체(20)을 밀봉하는 상부 케이스(43)로 이루어져 있고, 상부 케이스(43)과 하부 케이스(42)는 젤리-롤형 전극조립체(20)을 내장한 상태에서 열융착되어 실링부를 형성한다.At this time, the
한편, 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체(20)의 구조와 제조방법은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 구체적으로, 도 6에는 외장형 보강부재가 부가된 전극조립체(20)만을 모식적으로 도시하고 있으며, 도 7에는 도 6의 분해도가 도시되어 있다.The structure and manufacturing method of the
도 6 및 도 7을 참조하면, 보강부재가 부가된 전극조립체(20)은, 복수의 단위셀들(도시하지 않음) 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름(도시하지 않음)을 포함하는 전극조립체(21)과, 전극조립체(21)의 상면 및 하면과 전극 탭이 돌출된 면을 제외한 측면들을 모두 감싸는 형태의 바스켓 구조로 이루어진 외장형 보강부재(24), 및 전극조립체(21)이 바스켓 구조의 외장형 보강부재(24)에서 움직이는 것을 방지하기 위해 양극 탭들(22)와 음극 탭들(23) 사이에서 전극조립체(21)의 적층방향으로 형성되는 브릿지(25)를 포함하는 구조로 이루어져 있고, 이때, 바스켓 구조의 외장형 보강부재(24)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 전극조립체(21)이 내장되는 삽입형 수납부가 구비된 캔 형태를 갖는다. 6 and 7, the
따라서, 이러한 보강부재가 부가된 전극조립체(20)은, 먼저 바스켓 구조의 외장형 보강부재(24)의 수납부에 전극조립체(21)를 삽입하고, 전극조립체(21)의 양극 탭들(22)과 음극 탭들(23) 사이에서 브릿지(25)를 형성할 별도의 부재를 바스켓 구조의 외장형 보강부재(24)에 결합시킴으로써 제조한다. 도면에서는 브릿지(25)와 바스켓 구조의 외장형 보강부재(24)의 결합방법은 도시하지 않았으나, 암수 체결 형태, 용접 등 다양한 방법으로 가능하다.Therefore, the
이상과 같이, 도면에서는 하나의 예로서 바스켓 구조의 외장형 보강부재만을 도시하였으나, 이에 한정되지 아니하고, 전극조립체의 외면 중에서 둘 이상의 외면에 부가되어 있는 구조, 상세하게는 전극조립체의 상면 및 하면을 포함하는 형태로 부가되어 있는 구조라면 한정되지 아니하고 다양하게 가능하다.As described above, only the external reinforcing member of the basket structure is shown as an example in the drawing, but the present invention is not limited to this, and the structure may be added to two or more outer surfaces of the outer surface of the electrode assembly, The present invention is not limited to such a structure.
다만, 도 5 내지 7에서 도시한 바와 같이, 전극조립체의 상면 및 하면과, 전극 탭이 돌출된 면을 제외한 측면들을 모두 감싸는 형태의 바스켓 구조의 외장형 보강부재로서 전극조립체가 내장되는 삽입형 수납부가 구비된 캔 형태의 외장형 보강부재는, 별도의 부재들을 전극조립체의 외면에 각각 부가하는 경우와 비교하여, 부재의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 보강부재를 접착제에 의해 각각 별도로 부착하는 과정이 없이도 단순히 전극조립체를 상기 삽입형 수납부에 삽입함으로써 완성시킬 수 있는 바, 제조 공정 또한 단순화될 수 있는 효과가 있다However, as shown in FIGS. 5 to 7, an external reinforcing member having a basket structure that covers the upper and lower surfaces of the electrode assembly and the side surfaces excluding the surface where the electrode tab protrudes, The external reinforcing member in the shape of a can is easy to handle the members as compared with the case where the separate members are respectively attached to the outer surface of the electrode assembly, The assembly can be completed by inserting the assembly into the insertion-type accommodating portion, and the manufacturing process can also be simplified
더 나아가, 양극 탭들과 음극 탭들 사이에 적층방향으로 형성되는 브릿지를 포함하는 경우에는, 별도의 부착과정 없이 전극조립체를 외장형 보강부재 내에 고정시킬 수 있으므로, 더욱 제조 공정이 용이한 이점이 있다.
Furthermore, in the case of including a bridge formed between the positive electrode tabs and the negative electrode tabs in the stacking direction, the electrode assembly can be fixed in the external reinforcing member without any additional process, thereby further facilitating the manufacturing process.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (18)
상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치형 전지케이스; 및
상기 전극조립체의 외면 중에서 둘 이상의 외면에 부가되어 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 외장형 보강부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.An electrode assembly including a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells;
A pouch-shaped battery case for accommodating the electrode assembly and the electrolyte; And
An external reinforcing member of a metal material added to at least two outer surfaces of the outer surface of the electrode assembly to reinforce the strength of the electrode assembly;
Wherein the pouch type secondary battery comprises a pouch type secondary battery.
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