KR20160125703A - Pouch Type Secondary Battery Comprising Interior-typed Strength-reinforcing Member - Google Patents

Pouch Type Secondary Battery Comprising Interior-typed Strength-reinforcing Member Download PDF

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최은석
윤형구
김기웅
김동명
류상백
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a pouch-type secondary battery and a manufacturing method thereof. The pouch-type secondary battery comprises: an electrode assembly including a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding the unit cells, wherein an embedded reinforcement member of a metal material is added on the outer surface of outermost electrodes with respect to the laminated direction of the unit cells in a state of being covered with the separation film, for reinforcing the strength of the electrode assembly; and a pouch-type battery case for storing the electrode assembly and an electrolyte. The pouch-type secondary battery of the present invention has excellent effects of energy density, capacity, and safety of the battery.

Description

내장형 보강부재를 포함하는 파우치형 이차전지 {Pouch Type Secondary Battery Comprising Interior-typed Strength-reinforcing Member}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pouch type secondary battery including an internal reinforcing member,

본 발명은 내장형 보강부재를 포함하는 파우치형 이차전지, 상세하게는 스테인리스 스틸로 이루어진 내장형 보강부재를 단위셀들의 적층방향을 기준으로 최외곽 전극들의 외면에 분리필름에 감싸인 상태로 부가한 스택/폴딩형 전극조립체를 포함하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch type secondary battery including a built-in reinforcing member, more specifically, a built-in reinforcing member made of stainless steel, which is stacked on the outer surface of the outermost electrodes with a separating film, To a pouch type secondary battery including a folding type electrode assembly.

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, 스택/폴딩형 전극조립체에서 상기 단위셀들의 적층방향을 기준으로 최외곽 전극들의 외면에, 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 내장형 보강부재를 분리필름에 감싸인 상태로 부가하는 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, as will be described later, the inventors of the present invention have found that the strength of the electrode assembly can be improved in the stacking / folding type electrode assembly on the outer surface of the outermost electrodes, It has been confirmed that a desired effect can be achieved when the built-in reinforcing member of a metal material to be reinforced is wrapped in a separating film, and the present invention has been accomplished.

따라서, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, Therefore, in the pouch type secondary battery according to the present invention,

복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하고, 상기 단위셀들의 적층방향을 기준으로 최외곽 전극들의 외면에는 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 내장형 보강부재가 분리필름에 감싸인 상태로 부가되어 있는 전극조립체; 및 A plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells, wherein a built-in reinforcing member made of a metal material reinforcing the strength of the electrode assembly is formed on the outer surface of the outermost electrodes based on the stacking direction of the unit cells, An electrode assembly wrapped around the film; And

상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치형 전지케이스;A pouch-shaped battery case for accommodating the electrode assembly and the electrolyte;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

이와 같이 전극조립체의 최외곽 전극들의 외면에 금속 소재의 내장형 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 the built-in reinforcing member made of a metal material is added to the outer surfaces of the outermost electrodes 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 external impact, It is possible to improve the mechanical strength to a level similar to that of a prismatic secondary battery while using a relatively excellent pouch type secondary battery in terms of capacity efficiency 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 내장형 보강부재는 단순히 이차전지의 외부를 감싸는 형태, 즉, 파우치형 전지케이스의 외면에 부가되는 것이 아니라 전극조립체의 최외곽 전극들의 외면에 부가되므로, 곡선을 포함하고 형태 변형이 많은 파우치형 전지케이스의 외면에 부가되는 경우보다 제조 불량률이 적고, 보강부재의 부가 공정을 전극 적층 공정시 함께 수행할 수 있어, 별도의 추가적인 공정이 필요없는 바, 공정 효율성 측면에서도 우수할 뿐만 아니라, 상기 내장형 보강부재가 전극조립체의 내부에서 분리필름에 감싸인 상태로 부가되므로, 단위셀들과 함께 분리필름에 의해 단단히 고정될 수 있어, 전지의 움직임 및 충격 등에 따른 움직임이 상대적으로 적은 바, 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, in the secondary battery according to the present invention, the built-in reinforcing member is not simply attached to the outer surface of the pouch-shaped battery case but is attached to the outer surface of the outermost electrodes of the electrode assembly, Shaped battery case including a plurality of pouch-shaped battery cases including a plurality of pouch-shaped battery cases, and the additional process of the reinforcing member can be performed simultaneously in the electrode stacking process, so that no additional process is required, Since the built-in type reinforcing member is added in a state that the built-in type reinforcing member is wrapped in the separation film inside the electrode assembly, it can be firmly fixed by the separation film together with the unit cells, As a result, the safety of the battery can be further improved.

이러한 파우치형 이차전지의 제조방법은, 한정되지는 아니하나, 하나의 예에서, The manufacturing method of the pouch type secondary battery includes, but is not limited to, in one example,

(i) 하나의 전극으로 이루어진 모노셀, 동일 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 바이셀, 또는 다른 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 풀셀의 단위셀들을 제조하는 과정;(i) a mono-cell consisting 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, or a unit cell of a full cell having a structure in which electrodes of other polarity are located at both ends of the unit cell process;

(ii) 분리필름으로 권취시, 적층방향을 기준으로 최외곽에 위치할 단위셀들의 일면에 각각 금속 소재의 내장형 보강부재를 부착하는 과정;(ii) attaching a built-in reinforcing member made of a metal material to one surface of the unit cells positioned at the outermost position with respect to the stacking direction when the sheet is wound into a separating film;

(iii) 분리필름 상에 상기 단위셀들을 배치하되, 내장형 보강부재가 부착된 단위셀들은 내장형 보강부재가 분리필름에 접하도록 권취 종료점에 연속하여 배치하는 과정;(iii) disposing the unit cells on the separation film, wherein the unit cells to which the built-in reinforcing member is attached are continuously disposed at the winding end point so that the built-in reinforcing member contacts the separation film;

(iv) 상기 분리필름을 권취 시작점에서부터 권취 종료점까지 순차적으로 권취하여 전극조립체를 제조하는 과정; 및(iv) winding the separator film sequentially from the winding start point to the winding end point to manufacture an electrode assembly; And

(v) 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 내장한 후 전해액을 주입하여 파우치형 이차전지를 제조하는 과정;(v) preparing the pouch type secondary battery by inserting the electrode assembly into a pouch-shaped battery case and then injecting an electrolyte solution;

을 포함하여 제조될 수 있다.. ≪ / RTI >

여기서, 상기 내장형 보강부재는 앞서 언급한 바와 같이 최외곽 전극들의 일면에 부착되어 전극조립체 내부에 위치하는 바, 이차전지의 외부에 부가되는 경우와 달리 전해액과 직접적으로 접촉하므로 전해액 등과의 반응성이 문제될 수 있다. 따라서, 상기 내장형 보강부재는 반응성이 적은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 한정되지는 아니하나 상세하게는, 스테인리스 스틸(stainless use steel: SUS)로 이루어질 수 있다.As described above, the built-in reinforcing member is attached to one surface of the outermost electrodes and is located inside the electrode assembly. Unlike the case where the electrode is attached to the outside of the secondary battery, the built-in reinforcing member is in direct contact with the electrolyte, . Therefore, the built-in reinforcing member is preferably made of a metal having low reactivity, and may be made of stainless steel (SUS), but not limited thereto.

또한, 상기 내장형 보강부재의 최외곽 전극들의 외면에 대한 부착 방법은, 한정되지 아니하나, 상세하게는 접착제에 의해 부착될 수 있고, 이때, 상기 접착제 또한 전해액에 대한 반응성이 적은 것이 바람직하며, 더욱 상세하게는 절연성 접착제일 수 있다.Further, the method of attaching the outermost electrodes of the built-in type reinforcement member to the outer surface is not limited, but may be attached by an adhesive. In this case, it is preferable that the adhesive and the electrolyte are less reactive to the electrolyte. Specifically, it may be an insulating adhesive.

한편, 이와 같이 최외곽 전극들의 외면에 부가되는 내장형 보강부재의 크기는, 내부 전극들을 전체적으로 보호할 수 있도록 노출을 최소화면서도, 전체적인 부피를 최대한 줄여 전지 용량 등의 효율성을 향상시키는 것이 바람직한 바, 상세하게는 상기 내장형 보강부재가 대면하는 최외곽 전극의 평면 크기의 100 내지 110%, 상세하게는 100 내지 105%일 수 있다.Meanwhile, it is preferable that the size of the built-in reinforcing member added to the outer surface of the outermost electrodes improves the efficiency of the battery capacity and the like by minimizing the overall volume while minimizing the exposure so as to protect the inner electrodes as a whole. May be 100 to 110% of the planar size of the outermost electrode facing the built-in reinforcement member, specifically 100 to 105%.

상기 범위를 벗어나, 100% 보다 작은 경우에는 보강부재가 최외곽 전극의 외면 일부를 덮지 못하는 형태로 부가될 수 밖에 없어 본원발명이 의도한 기계적 강도 향상에 따른 전극조립체의 보호 효과를 효과적으로 발휘할 수 없고, 110%보다 큰 경우에는 전체적인 부피가 증가하고, 분리필름으로 감싸진 전극조립체 내부에 사공간이 발생하므로 부피 대비 용량 등의 전지 효율성이 떨어질 뿐만 아니라, 오히려 보강부재에 의해 분리필름 등이 손상될 수 있는 바, 바람직하지 않다.If the ratio is less than 100%, the reinforcement member can not cover a part of the outer surface of the outermost electrode. Therefore, the protective effect of the electrode assembly due to the improvement of the mechanical strength of the present invention can not be effectively exhibited If it is larger than 110%, the overall volume increases, and a dead space is generated in the electrode assembly surrounded by the separating film, so that not only the battery efficiency such as the volume and the capacity is deteriorated but also the separation film is damaged by the reinforcing member Can be, is not desirable.

또한, 상기 내장형 보강부재의 형상은 한정되지 아니하나, 상기에서 설명한 바와 같이 최외곽 전극들의 크기와 같거나 큰 내장형 보강부재의 모서리가 날카로운 경우, 이에 의해 이를 감싸고 있는 분리필름이 손상될 수 있으므로 상기 내장형 보강부재의 모서리는 둥근 형상의 라운딩 구조로 이루어짐이 바람직하다. 이때, 내장형 보강부재의 크기가 최외곽 전극들의 크기와 동일하면 최외곽 전극들의 모서리 부분이 노출될 수 있는 바, 내장형 보강부재의 크기는 모서리의 둥근 형상의 곡률에 따라 최외곽 전극들이 노출되지 않도록 상기 범위에서 달라질 수 있다.In addition, although the shape of the built-in reinforcing member is not limited, as described above, when the corners of the built-in reinforcing member, which is equal to or larger than the size of the outermost electrodes, are sharp, The corners of the built-in reinforcing member preferably have a rounded rounded structure. At this time, if the size of the built-in reinforcing member is the same as the size of the outermost electrodes, the corner portions of the outermost electrodes can be exposed. In this case, the size of the built- And may be varied within the above range.

상기 내장형 보강부재의 두께는, 내충격성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 상세하게는, 상기 보강부재가 각형 전지와 유사한 기계적 강도를 발휘할 수 있도록 0.01 mm 내지 10 mm일 수 있고, 상세하게는 0.05 mm 내지 5 mm일 수 있다.The thickness of the built-in reinforcing member may be determined in consideration of impact resistance and the like. Specifically, the thickness of the built-in reinforcing member may be 0.01 mm to 10 mm so that the reinforcing member may exhibit mechanical strength similar to that of the prismatic battery, To 5 mm.

상기 범위를 벗어나, 그 두께가 0.01 mm 미만인 경우, 소망하는 정도의 기계적 강도 향상 효과를 발휘할 수 없고, 10 mm를 초과하는 경우에는 전극조립체의 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 the thickness exceeds 10 mm, the overall volume and weight of the electrode assembly increase, which is not preferable.

한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체의 최외곽에 위치하는 전극들은, 반대 극성의 전극과 대면하는 집전체의 일면에만 활물질이 부가되어 있을 수 있고, 상기 최외곽 전극들을 제외한 전극들은, 집전체의 양면에 활물질이 도포되어 있을 수 있다.On the other hand, in one specific example, the electrodes located at the outermost portions of the electrode assembly may have active materials only on one surface of the current collector facing the electrodes of the opposite polarity, The active material may be applied on both sides of the whole surface.

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, 상기 제조방법에서 설명한 바와 같이, 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 may be a monocell composed of one electrode, a bicell having a structure in which electrodes of the same polarity are located at both ends of the unit cell, May be a full cell having a structure located at both ends of the unit 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 &lt; x &lt; 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, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

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, 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하고, 상기 단위셀들의 적층방향을 기준으로 최외곽 전극들의 외면에는 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 내장형 보강부재가 분리필름에 감싸인 상태로 부가되어 있는 전극조립체를 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 includes a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells, and the outer surface of the outermost electrodes The present invention provides an electrode assembly in which a built-in reinforcing member of a metal material reinforcing the strength of the electrode assembly is enclosed in a separating film. Thus, a stack / folding type electrode assembly having a relatively excellent energy and capacity efficiency is used, It has a mechanical strength similar to that of a secondary battery and has excellent effects in terms of energy density, capacity, and safety of a battery.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 이차전지는, 내장형 보강부재가 최외곽 전극에 부가되는 형태로 제조되므로 보강부재의 부가 공정은 전극 적층 공정시 함께 수행할 수 있어, 별도의 추가적인 공정 없이도 효과적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있고, 내장형 보강부재가 분리필름의 내부에 위치하게 되므로 최외곽 전극의 외면에 단단히 고정될 수 있어, 전지의 움직임 및 충격 등에 따른 움직임이 상대적으로 적은 바, 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, since the secondary battery according to the present invention is manufactured in such a manner that the built-in reinforcing member is added to the outermost electrode, the additional process of the reinforcing member can be performed simultaneously in the electrode stacking process, And the built-in reinforcing member can be firmly fixed to the outer surface of the outermost electrode because the built-in reinforcing member is located inside the separating film. Therefore, the movement of the battery due to movement and impact is relatively small, .

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 전극조립체의 제조방법을 나타낸 모식도이다;
도 6은 도 5의 분리필름 권취한 후에 전극조립체의 최외곽에 위치할 전극의 모식도이다;
도 7은 도 5의 분리필름 권취 후 완성된 전극조립체의 모식도이다.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 a schematic view illustrating a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
6 is a schematic view of an electrode positioned at the outermost portion of the electrode assembly after winding the separation film of Fig. 5;
FIG. 7 is a schematic view of a completed electrode assembly after winding the separation film of FIG. 5; 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 전지셀을 이루는 전극조립체의 제조방법을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.5 is a schematic view illustrating a method of manufacturing an electrode assembly for a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전극조립체(100)은 동일한 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하고 있는 구조의 바이셀들(110, 120, 130, 140, 150)을 분리필름(160) 상에 교번방식으로 배열하고, 상기 분리필름(290)을 권취함으로써 제조된다.5, the electrode assembly 100 includes bi-cells 110, 120, 130, 140, and 150 having a structure in which electrodes having the same polarity are positioned at both ends of a unit cell, , And winding the separation film 290. [

구체적으로, 전극조립체(100)은 5개의 단위셀(110, 120, 130, 140, 150)을 포함하고 있고, 이들 중 제 1 단위셀(110), 제 4 단위셀(140), 및 제 5 단위셀(150)은 양단의 전극이 음극으로 구성되어 있고, 제 2 단위셀(120), 및 제 3 단위셀(130)은 양단의 전극이 양극으로 구성되어 있다. 이는, 적층된 상태의 전극조립체(100)에서 전극의 극성은 교대로 적층되어야 하므로, 제 1 단위셀(110)의 형태에 따라, 제 2 단위셀(220)로부터 제 5 단위셀(280)까지의 형태가 정해지기 때문이다. 다만, 이는 하나의 예일 뿐, 제 1 단위셀은 양단의 전극이 양극으로 구성되어 있을 수 있고, 전극조립체는 바이셀 이외에 풀셀, 모노셀을 포함하여 구성될 수도 있으며, 풀셀 또는 모노셀만으로 이루어질 수도 있는 바, 각각의 경우에 배열되는 전극 구성이 달라질 수 있으며, 전극조립체에 포함되는 단위셀들의 개수도 달라질 수 있음은 물론이다.Specifically, the electrode assembly 100 includes five unit cells 110, 120, 130, 140 and 150, and the first unit cell 110, the fourth unit cell 140, In the unit cell 150, the electrodes at both ends are configured as cathodes, and the electrodes at both ends of the second unit cell 120 and the third unit cell 130 are formed as an anode. This is because the polarities of the electrodes in the electrode assembly 100 in a stacked state must be alternately stacked so that the distance from the second unit cell 220 to the fifth unit cell 280 depends on the shape of the first unit cell 110. [ The shape of the body is determined. However, the first unit cell may have an anode at both ends thereof, and the electrode assembly may include a pull cell or a mono cell in addition to the bi-cell, or may be formed of only a pull cell or a mono cell. The number of the unit cells included in the electrode assembly may be varied, and the number of unit cells included in the electrode assembly may be varied.

한편, 상기 배열에 의해, 권취 종료점에는 전극조립체(100)의 최외곽에 위치하게 될 제 4 단위셀(140)과 제 5 단위셀(150)이 위치하고, 내장형 보강부재들(142, 152)이 권취 후에 최외곽에 위치할 수 있도록 제 4 단위셀(140)과 제 5 단위셀(150)에서 특히 최외곽에 위치하게 될 음극에는 금속 소재의 내장형 보강부재들(142, 152)가 부가되어 분리필름과 대면하도록 배열되어 있다. 이하에서 설명하겠지만, 이와 같이 권취 종료점에 위치하는 제 4 단위셀(140)과 제 5 단위셀(150)에서 내장형 보강부재들(142, 152)이 부가된 면을 분리필름(160)과 대면하도록 배열한 후 권취 시작점에서부터 권취 종료점까지 순차적으로 분리필름(160)으로 단위셀들(110, 120, 130, 140, 150)을 권취하는 경우, 내장형 보강부재들(142, 152)가 각각 최외곽에 위치할 수 있다.The fourth unit cell 140 and the fifth unit cell 150 to be positioned at the outermost portion of the electrode assembly 100 are positioned at the winding end point and the built-in reinforcing members 142 and 152 Embedded reinforcing members 142 and 152 made of a metal material are added to the cathodes to be positioned at the outermost positions in the fourth unit cell 140 and the fifth unit cell 150 so as to be positioned at the outermost position after winding, Are arranged to face the film. The surface to which the built-in reinforcing members 142 and 152 are attached in the fourth unit cell 140 and the fifth unit cell 150 positioned at the winding end point as described above will face the separating film 160 When the unit cells 110, 120, 130, 140 and 150 are wound up sequentially from the winding start point to the winding end point by the separation film 160 after the arrangement, the built-in reinforcing members 142 and 152 are arranged at the outermost positions Can be located.

최외곽에 위치하게 되는 전극과 이를 포함하는 단위셀들의 구조를 더욱 구체적으로 살펴보기 위해, 도 6에는 도 5의 분리필름 권취한 후에 전극조립체의 최외곽에 위치할 전극의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다. FIG. 6 is a schematic view schematically showing the structure of the electrode positioned at the outermost part of the electrode assembly after winding the separation film of FIG. 5 in order to more specifically examine the structure of the electrode and the unit cells including the electrode, Are shown.

도 6을 도 5와 함께 참조하면, 전극조립체(100)의 최외곽 전극인 음극(151)에는 전극조립체의 강도를 보강하기 위해 두께(t)가 0.01 mm 내지 10 mm인 내장형 보강부재(152)가 부가되어 있다. 6, the negative electrode 151, which is the outermost electrode of the electrode assembly 100, is provided with an internal reinforcing member 152 having a thickness t of 0.01 mm to 10 mm to reinforce the strength of the electrode assembly, Is added.

이때, 최외곽 전극인 음극(151)은 분리막(154)를 사이에 두고 반대 극성인 양극(153)과 대면하는 집전체(151a)의 일면에만 활물질이 부가되어 있고, 이에 대향해 분리필름(160)과 대면하는 집전체(151a)의 타면에는 활물질이 부가되어 있지 않다. 이는, 도 5에서 볼 수 있듯이, 적층방향을 기준으로 최외곽에 위치하고 내장형 보강부재(142)가 부가되어 있는 또 다른 최외곽 전극인 제 4 단위셀(140)의 음극도 마찬가지다.At this time, the anode 151, which is the outermost electrode, is provided with active material only on one surface of the current collector 151a facing the anode 153 having the opposite polarity with the separator 154 interposed therebetween, The active material is not provided on the other surface of the current collector 151a facing the current collector 151a. 5, the cathode of the fourth unit cell 140, which is the outermost electrode having the built-in reinforcing member 142 at the outermost position with respect to the stacking direction, is also the same.

따라서, 내장형 보강부재(152)는 최외곽 전극의 집전체(151a)에 직접적으로 부착되어 있고, 이때, 내장형 보강부재(152)는 접착제에 의해 집전체(151a)에 부착될 수 있다.Therefore, the built-in reinforcing member 152 is directly attached to the current collector 151a of the outermost electrode. At this time, the built-in reinforcing member 152 can be attached to the current collector 151a with an adhesive.

다시 도 5를 참조하면, 전극조립체(100)는 제 1 단위셀(110)이 최내측에 위치하도록, 제 1 단위셀로(110)부터 제 5 단위셀(150)까지 반시계 방향(162)으로 권취하여 제조될 수 있고, 구체적으로, 제 1 단위셀(110)과 제 2 단위셀(120) 사이에는 단위셀의 크기에 상응하는 이격 부위(161)이 형성되어 있어, 제 1 단위셀(110)이 분리필름(160)과 함께 권취되는 과정에서, 제 1 단위셀(110)은 권취 과정에서 도립된 상태로 제 1 단위셀(110)과 제 2 단위셀(120) 사이의 이격 부위(161)로 이동하고, 그 후 최초에 제 1 단위셀(110)의 하면에 위치했던 음극(111)이 제 2 단위셀(120)의 상면에 위치한 양극(122)과 분리필름(160)을 사이에 두고 대면하도록 권취된다. 이후, 분리필름(160)을 사이에 두고 대면하는 제 1 단위셀(110)과 제 2 단위셀(120)은 분리필름(160)에 의해 동시에 권취되며, 이에 따라, 제 1 단위셀(110)의 상면에 위치했던 음극(112)이 제 3 단위셀(130)의 상면에 위치한 양극(132)과 분리필름(160)을 사이에 두고 대면하도록 권취된다.5, the electrode assembly 100 includes the first unit cell 110 and the fifth unit cell 150 in a counterclockwise direction 162 so that the first unit cell 110 is located at the innermost position. The first unit cell 110 and the second unit cell 120 can be manufactured by winding the first unit cell 110 and the second unit cell 120. Specifically, the first unit cell 110 and the second unit cell 120 are spaced apart from each other, The first unit cell 110 is wound around the first unit cell 110 and the second unit cell 120 in a state where the first unit cell 110 is wound up with the separation film 160 The cathode 111 located on the lower surface of the first unit cell 110 is moved between the anode 122 located on the upper surface of the second unit cell 120 and the separation film 160 As shown in Fig. The first unit cell 110 and the second unit cell 120 facing each other with the separation film 160 therebetween are simultaneously wound by the separation film 160 so that the first unit cell 110, The cathode 112 positioned on the upper surface of the third unit cell 130 is wound so as to face the anode 132 located on the upper surface of the third unit cell 130 and the separation film 160 therebetween.

상기 과정은 제 5 단위셀(150)까지 순차적으로 진행되며, 이에 따라, 제조된 전극조립체(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도를 도 7에 도시하였다.FIG. 7 is a schematic view schematically showing the structure of the electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 제조방법으로 제조한 전극조립체(100)은 최내측에 제 1 단위셀(110)이 위치하고, 대향하는 최외측에 제 4 단위셀(140)과 제 5 단위셀(150)이 각각 위치하는 구조로 이루어져 있고, 제 4 단위셀(140)과 제 5 단위셀(150)에서 전극조립체(100)의 최외곽에 위치하는 음극들(141, 151)의 외면에는 각각 금속 소재의 내장형 보강부재들(142, 152)가 부가되어 있다. Referring to FIG. 7, in the electrode assembly 100 manufactured by the manufacturing method, the first unit cell 110 is positioned on the innermost side and the fourth unit cell 140 and the fifth unit cell 150 And the outer surfaces of the cathodes 141 and 151 located at the outermost portions of the electrode assembly 100 in the fourth unit cell 140 and the fifth unit cell 150 are formed of a metal material The internal reinforcing members 142 and 152 are added.

즉, 본 발명에 따라 제조되는 전극조립체(100)은 적층방향으로 전극조립체의 상, 하면에 내장형 보강부재들이 위치함으로써 전극조립체의 강도를 향상시킬 수 있는 바, 이를 파우치형 전지케이스에 내장하여 이차전지를 제조하는 경우, 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.
That is, the electrode assembly 100 manufactured in accordance with the present invention can improve the strength of the electrode assembly by locating the built-in reinforcing members on the upper and lower surfaces of the electrode assembly in the stacking direction. When a battery is manufactured, it has a mechanical strength similar to that of a prismatic secondary battery, while using a stack / folding type electrode assembly which is relatively superior in terms of energy and capacity efficiency, and is excellent in terms of energy density, capacity, It is effective.

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 (20)

복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하고, 상기 단위셀들의 적층방향을 기준으로 최외곽 전극들의 외면에는 전극조립체의 강도를 보강하는 금속 소재의 내장형 보강부재가 분리필름에 감싸인 상태로 부가되어 있는 전극조립체; 및
상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치형 전지케이스;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.A plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells, wherein a built-in reinforcing member made of a metal material reinforcing the strength of the electrode assembly is formed on the outer surface of the outermost electrodes based on the stacking direction of the unit cells, An electrode assembly wrapped around the film; And
A pouch-shaped battery case for accommodating the electrode assembly and the electrolyte;
Wherein the pouch type secondary battery comprises a pouch type secondary battery. 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재는 스테인리스 스틸(stainless use steel: SUS)의 플레이트인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the built-in reinforcing member is a plate made of stainless steel (SUS). 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재는 접착제에 의해 최외곽 전극들의 외면에 부착되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the built-in reinforcing member is attached to an outer surface of the outermost electrodes by an adhesive. 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재의 크기는 최외곽 전극의 평면 크기의 100 내지 110%인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein a size of the built-in reinforcing member is 100 to 110% of a plane size of the outermost electrode. 제 4 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재의 크기는 최외곽 전극의 평면 크기의 100 내지 105%인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 4, wherein a size of the built-in reinforcing member is 100 to 105% of a plane size of the outermost electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재의 두께는 0.01 mm 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the built-in reinforcing member is 0.01 mm to 10 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재의 모서리는 둥근 형상의 라운딩 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the internal reinforcing member has a rounded rounded edge. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 최외곽 전극들은 반대 극성의 전극과 대면하는 집전체의 일면에만 활물질이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the outermost electrodes of the electrode assembly are provided with an active material on only one surface of the current collector facing the electrode of the opposite polarity. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 최외곽 전극들을 제외한 전극들은 집전체의 양면에 활물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the electrodes except the outermost electrodes of the electrode assembly are coated with active material on both sides of the current collector. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 각각 하나의 전극으로 이루어진 모노셀, 동일 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 바이셀, 또는 다른 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 풀셀인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.[3] The method of claim 1, wherein the unit cells are monocells each having one electrode, a bi-cell having a structure in which electrodes of the same polarity are located at both ends of the unit cell, Of the pouch type secondary battery. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the battery case comprises a laminate sheet including a metal layer and a resin layer. 제 11 항에 있어서, 상기 전지케이스는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.12. The pouch type secondary battery according to claim 11, wherein the battery case is made of an aluminum laminate sheet. 제 1 항에 따른 파우치형 이차전지를 단위전지로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising the pouch-type secondary battery according to claim 1 as a unit cell. 제 13 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery module according to claim 13. 제 14 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 14. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 컴퓨터, 스마트폰, 휴대폰, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 및 파워 툴(power tool)을 포함하는 소형 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스.16. The device of claim 15, wherein the device is a small device including a computer, a smart phone, a mobile phone, a tablet PC, a wearable electronic device, and a power tool. (i) 하나의 전극으로 이루어진 모노셀, 동일 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 바이셀, 또는 다른 극성의 전극이 단위셀의 양단에 위치하는 구조의 풀셀의 단위셀들을 제조하는 과정;
(ii) 분리필름으로 권취시, 적층방향을 기준으로 최외곽에 위치할 단위셀들의 일면에 각각 금속 소재의 내장형 보강부재를 부착하는 과정;
(iii) 분리필름 상에 상기 단위셀들을 배치하되, 내장형 보강부재가 부착된 단위셀들은 내장형 보강부재가 분리필름에 접하도록 권취 종료점에 연속하여 배치하는 과정;
(iv) 상기 분리필름을 권취 시작점에서부터 권취 종료점까지 순차적으로 권취하여 전극조립체를 제조하는 과정; 및
(v) 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 내장한 후 전해액을 주입하여 파우치형 이차전지를 제조하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.(i) a mono-cell consisting 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, or a unit cell of a full-cell having a structure in which electrodes of other polarity are located at both ends of the unit cell process;
(ii) attaching a built-in reinforcing member made of a metal material to one side of the unit cells positioned at the outermost position with respect to the stacking direction when the sheet is wound into a separating film;
(iii) disposing the unit cells on the separation film, wherein the unit cells to which the built-in reinforcing member is attached are continuously disposed at the winding end point so that the built-in reinforcing member contacts the separation film;
(iv) winding the separator film sequentially from the winding start point to the winding end point to manufacture an electrode assembly; And
(v) preparing the pouch type secondary battery by inserting the electrode assembly into a pouch-shaped battery case and then injecting an electrolyte solution;
The method of manufacturing a pouch type secondary battery according to claim 1, 제 17 항에 있어서, 상기 내장형 보강부재는 스테인리스 스틸(stainless use steel: SUS)의 플레이트인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 제조방법.The method of manufacturing a pouch type secondary battery according to claim 17, wherein the built-in reinforcing member is a plate made of stainless steel (SUS). 제 17 항에 있어서, 상기 최외곽 단위셀들에서 내장형 보강부재가 부착되는 일면에 위치하는 전극들은 반대 극성의 전극과 대면하는 집전체의 일면에만 활물질을 도포하여 제조하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.18. The pouch type secondary battery according to claim 17, wherein the electrodes located on one surface of the outermost unit cells to which the built-in reinforcing member is attached are formed by applying active material to only one surface of the current collector facing the electrode of the opposite polarity &Lt; / RTI &gt; 제 1 항에 있어서, 상기 최외곽 단위셀들에서 내장형 보강부재가 부착되는 일면에 위치하는 전극들을 제외한 내부 전극들은 집전체의 양면에 활물질을 도포하여 제조하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.The manufacturing method of a pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the internal electrodes except for the electrodes located on one side of the outermost unit cells to which the built-in reinforcing member is attached are manufactured by applying an active material on both sides of the current collector .
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