KR20210077631A

KR20210077631A - 이차전지용 케이스 및 이차전지

Info

Publication number: KR20210077631A
Application number: KR1020200176713A
Authority: KR
Inventors: 민민규; 김현범; 김대욱; 곽승윤; 하정민
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-06-25

Abstract

이차전지용 케이스 및 이차전지가 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 만입된 형상을 갖는 제1 만입부 및 제2 만입부; 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부 및 상기 제2 만입부의 둘레를 감싸는 둘레부; 및 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부 사이에 구비되고 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부를 연결하는 연결부; 를 포함하고, 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부는, 상기 제1 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면; 및 상기 제2 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면; 을 포함하는 이차전지용 케이스가 제공된다.

Description

이차전지용 케이스 및 이차전지{Case for secondary battery and secondary battery}

본 발명은 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것으로, 종래에 비해 이차전지가 차지하는 부피를 줄일 수 있는 구조를 갖는 이차전지용 케이스 및 이차전지에 관한 것이다.

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

종래 기술에 따르면, 파우치형 이차전지를 제조하기 위해서는 시트 형태의 파우치 중 일부 영역을 전극 조립체의 면적에 대응되는 면적만큼 가압하여 만입된 형상의 컵(cup)을 형성하는 포밍(forming) 공정을 거친 후, 파우치에 형성된 컵에 전극 조립체를 탑재한다. 이후 파우치의 일부 영역을 서로 부착하여 밀봉부를 형성하게 된다.

파우치의 일부 영역이 서로 부착되어 형성되는 밀봉부는 포밍 공정에서 가압되지 않은 영역들이 서로 부착됨으로써 형성된다. 따라서, 포밍이 이루어지지 않은 밀봉부와 포밍이 이루어진 컵 간의 단차에 의해, 밀봉부 중 일부 영역은 컵의 폭을 벗어나게 된다. 도 1에는 종래 기술에 따라 제조된 파우치형 이차전지(1)의 파우치(2)의 상부와 하부에 형성되는 밀봉부(3) 중 일부 영역이 전극 조립체가 수용된 컵의 폭을 P만큼 벗어나 돌출된 모습이 도시되어 있다.

이와 같이 돌출된 영역은 배트 이어(bat-ear)로 명명됨이 일반적이다. 상기 배트 이어는 이차전지에서 용량에 기여하지 않는 데드 스페이스(dead space)가 증가하는 원인으로 작용하였고, 결과적으로 이차전지의 에너지 밀도가 저하되는 문제점을 초래하였다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 기술에 따라 제조되는 파우치형 이차전지의 밀봉부에 발생하는 데드 스페이스를 제거함으로써 이차전지의 에너지 밀도를 증대시키는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서, 만입된 형상을 갖는 제1 만입부; 상기 제1 만입부의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 만입부; 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부 및 상기 제2 만입부의 둘레를 감싸는 둘레부; 및 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부 사이에 구비되고 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부를 연결하는 연결부; 를 포함하고, 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부는, 상기 제1 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면; 및 상기 제2 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면; 을 포함하는 이차전지용 케이스가 제공된다.

상기 연결부의 상부 끝부에서, 상기 제1 연결면의 상부 끝부와 상기 제2 연결면의 상부 끝부는 서로 연결될 수 있다.

상기 둘레부는, 상기 제1 만입부의 둘레에 형성되는 제1 둘레부; 상기 제2 만입부의 둘레에 형성되는 제2 둘레부; 를 포함할 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부를 중심으로 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부는 서로 대칭 형상을 가질 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A1)과 상기 제2 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A2)이 서로 마주보도록, 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 영역에서 V자 형상으로 절곡될 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 연결면은 상기 제1 만입부의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성되고, 상기 제2 연결면은 상기 제2 만입부의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부와 상기 연결부가 연결되는 영역 및 상기 제2 만입부와 상기 연결부가 연결되는 영역은 곡면으로 형성될 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성될 수 있다.

상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 이루는 각은 80도 이상 160도 이하의 값을 가질 수 있다.

상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부와 상기 제1 연결면이 연결되는 영역 및 상기 제2 만입부와 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성되고, 상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성되고, 상기 제1 만입부와 상기 제1 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R1)과 상기 제2 만입부와 상기 제2 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R2)은 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R3) 및 상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R4)보다 클 수 있다.

상기 제1 만입부의 내 측면들 중 상기 연결부의 반대편에 형성된 내 측면과 상기 제1 둘레부가 서로 만나는 영역이 이루는 각(α)은 둔각일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르면, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서, 만입된 형상을 갖는 제1 만입부; 상기 제1 만입부의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 만입부; 및 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부 사이에 구비되고 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부를 연결하는 연결부; 를 포함하고, 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부는, 상기 제1 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면; 및 상기 제2 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면; 을 포함하고, 상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A1)과 상기 제2 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A2)이 서로 마주보도록, 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 영역에서 V자 형상으로 절곡되어 있는 이차전지용 케이스가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면에 따르면, 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체; 및 상기 이차전지용 케이스; 를 포함하는 이차전지가 제공된다.

본 발명에 따르면, 종래 기술에 따라 제조되는 이차전지용 케이스에 발생하는 배트 이어를 최소화하거나 제거할 수 있다. 따라서, 종래 기술에 따라 제조되는 파우치형 이차전지의 밀봉부에 발생하는 데드 스페이스를 제거함으로써 이차전지의 에너지 밀도를 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 제조된 이차전지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스를 전개한 상태가 도시된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스를 전개한 상태가 도시된 수직 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 절곡부, 연결부 및 그 주변을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 전개된 상태가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 외력에 의해 펼쳐진 상태가 도시된 수직 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 외력에 의해 펼쳐진 상태가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스에 전극 조립체가 수용되는 모습을 도시한 사시도이다.

이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 이차전지용 케이스 및 이차전지의 구조를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스를 전개한 상태가 도시된 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스를 전개한 상태가 도시된 수직 단면도이다.

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

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 이차전지용 케이스(10, 이하, '케이스'라 부르기로 한다)는 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체를 수용하기 위한 구성일 수 있다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(10)는 만입된 형상을 갖는 만입부(100)를 포함할 수 있다. 만입부(100)는 서로 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 만입부(100)는 제1 만입부(110) 및 제1 만입부(110)의 일 측에 구비되는 제2 만입부(120)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 만입부(100)는 만입된 형상을 갖는 구성일 수 있다. 따라서, 만입부(100)에는 만입에 의한 내부 공간이 형성될 수 있다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(10)에는, 제1 만입부(110)에 의해 형성된 만입 공간(A1) 및 제2 만입부(120)에 의해 형성된 만입 공간(A2)이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 케이스(10)는, 케이스(10)를 전개하였을 때 제1 만입부(110) 및 제2 만입부(120)의 둘레를 감싸는 둘레부(300)를 더 포함할 수 있다.

이때, 둘레부(300)는 제1 만입부(110)의 둘레에 형성되는 제1 둘레부(310) 및 제2 만입부(120)의 둘레에 형성되는 제2 둘레부(320)를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)는 서로 맞닿아 있을 수 있다. 즉, 케이스(10)를 전개하였을 때 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)는 서로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 케이스(10)는 제1 만입부(110)와 제2 만입부(120)를 연결하는 연결부(150)를 더 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 연결부(150)는 제1 만입부(110)와 제2 만입부(120) 사이에 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 연결부(150)는 제1 만입부(110) 및 제2 만입부(120)에 대해 개방되어 있을 수 있다. 따라서, 연결부(150)에 의해 제1 만입부(110)의 만입 공간(A1)과 제2 만입부(120)의 만입 공간(A2)이 서로 연통될 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(10)를 전개하였을 때, 연결부(150)는, 제1 만입부(110)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면(152) 및 제2 만입부(120)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면(154)을 포함할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1연결면(152)은 제1만입부(110)의 저면(111)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되고, 제2연결면(154)은 제2만입부(120)의 저면(121)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부(150)의 상부 끝부에서 제1 연결면(152)의 상부 끝부와 제2 연결면(154)의 상부 끝부는 서로 연결되어 있을 수 있다.

좀 더 상세히, 제1만입부(110)의 만입 공간(A1)은, 제1만입부(110)의 저면(111)과, 제1만입부(110)의 둘레면(112)(113, 도 5 참조)과, 제1연결면(152)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제2만입부(120)의 만입 공간(A2)은, 제2만입부(120)의 저면(121)과, 제2만입부(120)의 둘레면(122)(123, 도 5 참조)과, 제2연결면(154)에 의해 정의될 수 있다.

제1만입부(110)의 둘레면(112)(113)은, 상기 제1연결면(152)의 반대편에 위치한 일 면(112)과, 상기 일 면(112)과 상기 제1연결면(152)을 연결하는 한 쌍의 측면(113)(도 5 참조)을 포함할 수 있다.

제2만입부(120)의 둘레면(122)(123)은, 상기 제2연결면(154)의 반대편에 위치한 일 면(122)과, 상기 일 면(122)과 상기 제2연결면(154)을 연결하는 한 쌍의 측면(123)(도 5 참조)을 포함할 수 있다.

한편, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 연결면(152)은 제1 만입부(110)의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성될 수 있고, 제2 연결면(154)은 제2 만입부(120)의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 연결부(150)에 포함된 한 쌍의 연결면(152)(154)은 상방으로 갈수록 서로 가까워지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 제1 만입부(110) 및 제2 만입부(120)의 수직 단면은, 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 L자 형상을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 만나는 영역에서 케이스(10)가 V자 형상으로 절곡되어 있을 수 있다. 도 3에는 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 만나는 영역에서 V자 형상의 절곡부(200)가 도시되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 만입부(110)에 의해 형성된 만입 공간(A1)과 제2 만입부(120)에 의해 형성된 만입 공간(A2)은 서로 마주볼 수 있다.

종래 기술에 따르면, 파우치형 이차전지를 제조하기 위해, 평면 형상을 갖는 시트형 외장재 중 일부 영역을 가압하여 시트형 외장재에 만입부를 형성한 후, 시트형 외장재를 폴딩하는 과정을 거치게 된다.

그러나, 종래 기술에 따르면, 폴딩되기 전에 폴딩되는 영역을 기준으로 만입부가 형성된 영역을 제외한 시트형 외장재가 평평한 형상을 가지기 때문에 시트형 외장재를 180도 폴딩하는 과정이 필요하였다. 그러나, 이 경우, 시트형 외장재가 폴딩되는 각도가 크므로 폴딩 과정 전후에서 시트형 외장재의 형상 변경이 커질 수 밖에 없었고, 그에 따라 이차전지에서 용량의 향상에 기여하지 않는 데드 스페이스가 크게 발생하고 시트형 외장재에 외관의 변형이 크게 발생하는 문제가 발생하였다.

그러나, 본 발명에 따르면, 시트형 외장재(즉, 케이스)가 폴딩되는 영역이 V자 형상을 가지게 되므로, 종래에 비해 폴딩 과정에서 시트형 외장재가 폴딩되는 각도가 감소하게 된다. 따라서, 폴딩 과정 전후에 시트형 외장재의 형상 변경이 최소화될 수 있고, 그에 따라 이차전지에서 용량의 향상에 기여하지 않는 데드 스페이스가 감소하고, 시트형 외장재에 발생하는 외관의 변형을 최소화할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 절곡부, 연결부 및 그 주변을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 전개된 상태가 도시된 도면이다.

제1 만입부(110)와 제2 만입부(120)는 각각 제1 둘레부(310) 및 제2 둘레부(320)로부터 소정의 깊이(depth)만큼 만입될 수 있다. 도 4에는 제1 만입부(110)가 제1 둘레부(310)로부터 소정의 깊이(W1)만큼 만입되어 있고, 제2 만입부(120)가 제2 둘레부(320)로부터 소정의 깊이(W2)만큼 만입된 모습이 도시되어 있다.

한편, 케이스(10)를 전개하였을 때, 연결부(150)를 중심으로 제1 만입부(110)와 제2 만입부(120)는 서로 대칭 형상을 가질 수 있다. 따라서, 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 만입부(110)가 제1 둘레부(310)로부터 만입된 깊이(W1)와 제2 만입부(120)가 제2 둘레부(320)로부터 만입된 깊이(W2)는 서로 동일할 수 있다. 그러나, 이와 달리 제1 만입부(110)와 제2 만입부(120)는 서로 비대칭 형상을 가질 수도 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 만입부(110)가 제1 둘레부(310)로부터 만입된 깊이(W1)와 제2 만입부(120)가 제2 둘레부(320)로부터 만입된 깊이(W2)는 서로 다를 수도 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 연결부(150)는, 제1 만입부(110)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면(152) 및 제2 만입부(120)의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면(154)을 포함할 수 있다. 다시 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 케이스(10)는, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 만나는 영역에서 V자 형상이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 만나는 영역에는 절곡부(200)가 형성될 수 있고, 절곡부(200)는 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 각도(θ1)는 80도 내지 160도의 값을 가질 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 각도(θ1)는 80도 이상 160도 이하일 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 만입부(110)의 둘레면(112)(113) 중 연결부(150)의 반대편에 형성된 일 면(112)과 제1 둘레부(310)는 소정의 각도(α)을 이루며 서로 만날 수 있다. 이때, 상기 각도(α)는 둔각일 수 있다. 이와 유사하게, 제2 만입부(120)의 둘레면(122)(123) 중 연결부(150)의 반대편에 형성된 일 면(122)과 제2 둘레부(320)가 서로 만나는 영역에도 소정의 각이 둔각으로 형성될 수 있다.

제1 만입부(110)에 의해 형성된 만입 공간(A1) 중 제1만입부(110)의 상기 일 면(112)과 인접한 일부와, 제2 만입부(120)에 의해 형성된 만입 공간(A2) 중 제2만입부(120)의 상기 일 면(122)과 인접한 일부는, 케이스(10)가 밀폐된 때 전극 조립체(20)(도 8 참조)가 차지하지 않는 여분 공간(void space)(V1)을 이룰 수 있다.

케이스(10)의 포밍 공정 시, 절곡부(200)의 각도(θ1)를 키우고 상부 펀치(미도시)와 하부 다이(미도시)의 클리어런스(clearance)를 줄임으로써, 상기 여분 공간(V1)이 줄어들 수 있다. 다만, 절곡부(200)의 각도(θ1)가 지나치게 커지면, 케이스(10)의 밀폐 시에 배트 이어(bat-ear)가 발생하거나 절곡부(200) 주변에 과도한 주름이 발생할 수 있으므로 절곡부(200)의 각도(θ1)를 적절하게 설계하는 것이 중요하다.

한편, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 만입부(110)와 연결부(150)가 연결되는 영역(152a) 및 제2 만입부(120)와 연결부(150)가 연결되는 영역(154a)은 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 만입부(110)의 저면(111)과 제1 연결면(152)이 연결되는 영역(152a)은 소정의 곡률 반경(R1)을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 만입부(120)의 저면(121)과 제2 연결면(154)이 연결되는 영역은 소정의 곡률 반경(R2)을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 연결되는 영역(즉, 절곡부(200))은 곡면으로 형성될 수 있다. 도 4에는 제1 둘레부(310)와 제2 둘레부(320)가 연결되는 영역(200)이 소정의 곡률 반경(R3)을 갖는 곡면으로 형성된 모습이 도시되어 있다.

또한, 케이스(10)를 전개하였을 때, 제1 연결면(152)과 제2 연결면(154)이 연결되는 영역(150a) 역시 곡면으로 형성될 수 있다. 도 4에는 제1 연결면(152)과 제2 연결면(154)이 연결되는 영역(150a)이 소정의 곡률 반경(R4)을 갖는 곡면으로 형성된 모습이 도시되어 있다.

편의상, 각 만입부(110)(120)의 저면(111)(121)과 각 연결면(152)(154)이 연결되는 영역(152a)(154a)은 제1영역으로, 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 연결되는 영역(200)은 제2영역으로, 제1연결면(152)과 제2연결면(154)이 서로 연결되는 영역은 제3영역으로 명명할 수 있다.

제1영역(152a)(154a) 및 제2영역(200)은 하방으로 볼록하게 만곡된 곡면이고, 제3영역(150a)는 상방으로 볼록하게 만곡된 곡면일 수 있다.

제2영역(200) 및 제3영역(150a)은 수직 방향에 대해 소정의 단차(t)을 형성할 수 있다. 상기 단차(t)는 포밍 뎁스(foaming depth)로 명명될 수 있다.

케이스(10)의 밀폐 시에 배트 이어(bat-ear)가 발생하는 것을 줄이기 위해, 절곡부(200)의 각도(θ1)에 따라 상기 단차(t)가 변경될 수 있다. 다만 상기 단차(t)가 과도하게 증가하면 케이스(10)의 밀폐 시 제2영역(200) 및/또는 제3영역(150a)의 주변에 주름이 발생할 염려가 있으므로, 절곡부(200)의 각도(θ1) 및 상기 단차(t)를 적절하게 설계하는 것이 중요하다.

이때, 본 발명에 따르면, 케이스(10)를 전개하였을 때, 상기 제1영역(152a)(154a)의 곡률 반경(R1)(R2)은 상기 제2영역(200)의 곡률 반경(R3) 및 상기 제3영역(150a)의 곡률 반경(R4)보다 클 수 있다.

한편, 각 만입부(110)(120)의 둘레면과 연결부(150)가 연결되는 영역(152b)(154b)은 소정의 곡률 반경(예를 들어, 2mm 내외)을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.

좀 더 상세히, 제1만입부(110)의 측면(113)과 제1연결면(152)이 연결되는 영역(152b)은 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 제2만입부(120)의 측면(123)과 제2연결면(154)이 연결되는 영역(154b)은 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 이로써, 케이스(10)의 밀폐 시에 연결부(150) 주변에 발생하는 주름을 완화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 외력에 의해 펼쳐진 상태가 도시된 수직 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 케이스가 외력에 의해 펼쳐진 상태가 도시된 도면이다.

케이스(10)가 외력에 의해 펼쳐진 상태는, 케이스(10)가 전개된 상태에서 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 펼쳐지는 방향으로 외력이 작용하는 상태를 의미할 수 있다.

좀 더 상세히, 케이스(10)가 외력에 의해 펼쳐진 상태에서, 제1둘레부(310) 중 연결부(150)의 반대편에 위치한 부분과, 제2둘레부(320) 중 연결부(150)의 반대편에 위치한 부분이 이루는 각도(θ2)는, 케이스(10)가 전개된 상태에서 절개부(200)가 이루는 각도(θ1)(도 3 참조)보다 클 수 있다.

케이스(10)가 외력에 의해 펼쳐진 상태이면, 둘레부(300)에는 하방으로 볼록한 곡면 형상을 갖는 변형부(330)가 형성될 수 있다.

변형부(330)는 하방으로 치우치도록 휘어진 곡면 형상일 수 있다.

변형부(330)는 연결부(150)의 길이 방향에 대해 연결부(150)의 단부에 연결될 수 있다. 즉, 변형부(330)는 연결부(150)의 양 단부에 연결된 한 쌍이 구비될 수 있다.

각 변형부(330)는 연결부(150)의 단부에서부터 둘레부(300)의 가장자리까지 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 각 변형부(330)는 연결부(150)에서 둘레부(300)의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지게 형성될 수 있다. 또한, 각 변형부(300)의 폭은 둘레부(300)의 가장자리로 갈수록 넓어질 수 있다.

변형부(330)의 일부는 제1둘레부(310)에 위치하고 다른 일부는 제2둘레부(320)에 위치할 수 있다. 따라서, 각 변형부(330)는 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 만나는 영역을 포함할 수 있다.

또한, 변형부(330)는 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 만나는 영역에서 가장 낮은 높이를 가지고, 후술할 서브 변형부(310a)(320a)에 가까워질수록 높이가 높아질 수 있다. 즉, 각 변형부(330)는, 중앙부에서 가장 낮은 높이를 가지고 양측으로 갈수록 높이가 높아지게 형성될 수 있다.

이처럼, 케이스(10)가 전개된 상태에서 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 펼쳐지도록 외력이 작용하면 변형부(330)가 형성될 수 있다. 따라서, 케이스(10)가 전개된 상태에서 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 가까워지도록 외력이 작용한다면, 둘레부(300) 중 변형부(330)에 대응되는 영역은 변형부(330)와 반대 방향으로 오목하게 휘어질 수 있다.

이로써, 케이스(10)의 밀폐 시에 둘레부(300) 중 변형부(330)에 대응되는 영역이 만입부(100)보다 외측으로 튀어나오는 현상을 최소화하거나 방지할 수 있다. 즉, 배트 이어(bat-ear)를 없애거나 최소화할 수 있다.

한편, 케이스(10)가 외력에 의해 펼쳐진 상태이면, 둘레부(300)에는 상방으로 볼록한 곡면 형상을 갖는 서브 변형부(310a)(320a)가 더 형성될 수 있다.

서브 변형부(310a)(320a)는 상방으로 치우치도록 휘어진 곡면 형상일 수 있다.

서브 변형부(310a)(320a)는, 변형부(330)의 양측에 위치한 제1서브 변형부(310a)와 제2서브 변형부(320a)를 포함할 수 있다. 제1서브 변형부(310a)는 변형부(330)의 일측에 위치하며 제1둘레부(310)에 위치할 수 있다. 제2서브 변형부(320a)는 변형부(330)의 타측에 위치하며 제2둘레부(320)에 위치할 수 있다.

제1서브 변형부(310a)는 제1만입부(110)의 가장자리부터 둘레부(300)의 가장자리까지 영역에 걸쳐 형성될 수 있고, 제2서브 변형부(320a)는 제2만입부(120)의 가장자리부터 둘레부(300)의 가장자리까지 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

제1서브 변형부(310a) 및 제2서브 변형부(320a)는, 변형부(330)와 반대로, 양측으로 갈수록 높이가 낮아지게 형성될 수 있다.

이로써, 케이스(10)가 전개된 상태에서 제1둘레부(310)와 제2둘레부(320)가 가까워지도록 외력이 작용한다면, 둘레부(300) 중 변형부(330)에 대응되는 영역은 변형부(330)와 반대 방향으로 더욱 오목하게 휘어질 수 있고, 배트 이어(bat-ear)가 더욱 줄어들거나 없어질 수 있다.

도 8는 본 발명에 따른 이차전지용 케이스에 전극 조립체가 수용되는 모습을 도시한 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체(20) 및 케이스(10)를 포함할 수 있다. 케이스(10)에 대한 내용은 전술한 내용으로 갈음한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, (i) 케이스(10)가 전개된 상태로 제1 만입부(110, 도 3 등 참조) 및 제2 만입부(120, 도 3 등 참조)에 전극 조립체(20)가 수용되고, (ii) 이후에 제1 만입부와 제1 둘레부가 형성된 영역, 그리고 제2 만입부와 제2 둘레부가 형성된 영역이 서로 폴딩되고, (iii) 이후에 제1 둘레부와 제2 둘레부가 서로 부착됨으로써 제조될 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

10 : 케이스 20 : 전극 조립체
100 : 만입부 110 : 제1 만입부
120 : 제2 만입부 150 : 연결부
152 : 제1 연결면 154 : 제2 연결면
200 : 절곡부 300 : 둘레부
310 : 제1 둘레부 320 : 제2 둘레부
330: 변형부
A1 : 제1 만입부에 의해 형성된 만입 공간
A2 : 제2 만입부에 의해 형성된 만입 공간
W1 : 제1 만입부의 만입 깊이
W2 : 제2 만입부의 만입 깊이
R1 : 제1 만입부와 제1 연결면 간 연결 영역의 곡률 반경
R2 : 제2 만입부와 제2 연결면 간 연결 영역의 곡률 반경
R3 : 제1 둘레부와 제2 둘레부 간 연결 영역의 곡률 반경
R4 : 제1 연결면과 제2 연결면 간 연결 영역의 곡률 반경

Claims

전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서,
만입된 형상을 갖는 제1 만입부;
상기 제1 만입부의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 만입부;
상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 제1 만입부 및 상기 제2 만입부의 둘레를 감싸는 둘레부; 및
상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부 사이에 구비되고 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부를 연결하는 연결부; 를 포함하고,
상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부는,
상기 제1 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면; 및
상기 제2 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면; 을 포함하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에서,
상기 연결부의 상부 끝부에서,
상기 제1 연결면의 상부 끝부와 상기 제2 연결면의 상부 끝부는 서로 연결되어 있는 이차전지용 케이스.
청구항 2에서,
상기 둘레부는,
상기 제1 만입부의 둘레에 형성되는 제1 둘레부;
상기 제2 만입부의 둘레에 형성되는 제2 둘레부; 를 포함하는 이차전지용 케이스.
청구항 1에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 연결부를 중심으로 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부는 서로 대칭 형상을 갖는 이차전지용 케이스.
청구항 3에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A1)과 상기 제2 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A2)이 서로 마주보도록, 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 영역에서 V자 형상으로 절곡되어 있는 이차전지용 케이스.
청구항 3에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 연결면은 상기 제1 만입부의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성되고,
상기 제2 연결면은 상기 제2 만입부의 하면으로부터 연장되어 상방으로 경사지게 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 1에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 만입부와 상기 연결부가 연결되는 영역 및 상기 제2 만입부와 상기 연결부가 연결되는 영역은 곡면으로 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 2에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 5에서,
상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 이루는 각은 80도 이상 160도 이하의 값을 갖는 이차전지용 케이스.
청구항 3에서,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 만입부와 상기 제1 연결면이 연결되는 영역 및 상기 제2 만입부와 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성되고,
상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성되고,
상기 제1 만입부와 상기 제1 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R1)과 상기 제2 만입부와 상기 제2 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R2)은 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R3) 및 상기 제1 연결면과 상기 제2 연결면이 곡면으로 연결되는 영역의 곡률 반경(R4)보다 큰 이차전지용 케이스.
청구항 1에서,
상기 제1 만입부의 내 측면들 중 상기 연결부의 반대편에 형성된 내 측면과 상기 제1 둘레부가 서로 만나는 영역이 이루는 각(α)은 둔각인 이차전지용 케이스.
전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체가 수용될 수 있는 이차전지용 케이스로서,
만입된 형상을 갖는 제1 만입부;
상기 제1 만입부의 일 측에 구비되고 만입된 형상을 갖는 제2 만입부; 및
상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부 사이에 구비되고 상기 제1 만입부와 상기 제2 만입부를 연결하는 연결부; 를 포함하고,
상기 케이스를 전개하였을 때, 상기 연결부는,
상기 제1 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제1 연결면; 및
상기 제2 만입부의 일 끝부로부터 상방으로 경사지게 형성되는 제2 연결면; 을 포함하고,
상기 케이스를 전개하였을 때,
상기 제1 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A1)과 상기 제2 만입부에 의해 형성된 만입 공간(A2)이 서로 마주보도록, 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 영역에서 V자 형상으로 절곡되어 있는 이차전지용 케이스.
전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 조립체; 및
청구항 1에 따른 이차전지용 케이스; 를 포함하는 이차전지.
청구항 1에서,
상기 케이스가 전개된 상태에서 상기 한 쌍의 둘레부가 펼쳐지는 방향으로 외력이 작용하면, 상기 둘레부에는,
하방으로 볼록한 곡면 형상을 가지며 상기 연결부에서 상기 둘레부의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 변형부가 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 14에서,
상기 변형부의 폭은 상기 둘레부의 가장자리로 갈수록 넓어지는 이차전지용 케이스.
청구항 14에서,
상기 둘레부는,
상기 제1 만입부의 둘레에 형성되는 제1 둘레부; 및
상기 제2 만입부의 둘레에 형성되는 제2 둘레부를 포함하고,
상기 변형부는 상기 제1 둘레부와 상기 제2 둘레부가 만나는 영역을 포함하는 이차전지용 케이스.
청구항 16에서,
상기 케이스가 전개된 상태에서 상기 한 쌍의 둘레부가 벌어지는 방향으로 외력이 작용하면, 상기 둘레부에는,
상기 변형부의 일측에 위치하고 상방으로 볼록하며 상기 제1 둘레부에 위치한 제1서브 변형부; 및
상기 변형부의 타측에 위치하고 상방으로 볼록하며 상기 제2 둘레부에 위치한 제2서브 변형부가 더 형성되는 이차전지용 케이스.
청구항 1에서,
상기 제1만입부의 둘레면과 상기 제1연결면이 연결되는 영역과, 상기 제2만입부의 둘레면과 상기 제2연결면이 연결되는 영역은 곡면으로 형성된 이차전지용 케이스.