KR101516449B1 - Middle or large sized battery pack and packaging method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안전성 및 공간활용도가 개선된 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법에 관한 것으로서, 전지셀을 파우치형 포장재 등으로 1차 패키징한 후 이를 적층하여 그 바디부분을 강도가 강한 포장재로 2차 포장하고 상단면과 하단면은 바로 팩 조립이 가능한 재질로 패키징하여 파우치형 포장재 및 금속등의 포장재의 장점을 모두 갖추면서 안전성 및 공간활용도가 개선된 중대형 전지팩 및 그 패키징방법에 관한 것이다.
본 발명의 패키징방법은 전지의 패키징과정을 간편하게 개선하면서도 공간활용도를 극대화하여 가볍고 컴팩트하면서도 각 셀들이 내부에 보다 단단하게 고정되어 안전성이 더욱 개선된 중대형 전지팩 및 이를 위한 중대형 전지팩의 패키징방법을 제공한다. The present invention relates to a middle- or large-sized battery pack with improved safety and space utilization, and a method of packaging the battery pack. The battery pack is first packaged using a pouch-type packaging material, The upper and lower surfaces of the battery pack are packaged with a material that can be assembled into a pack, thereby improving the safety and space utilization of the pouch type packaging material and the metal packaging material.
The packaging method of the present invention is a middle- or large-sized battery pack in which the packaging process of a battery is easily improved, space utilization is maximized, light and compact, each cell is firmly fixed inside and safety is further improved, and a packaging method of a middle- or large- to provide.
Description
본 발명은 안전성 및 공간활용도가 개선된 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 전지셀을 고분자 등을 이용한 파우치형 포장재로 1차 패키징하고 상기 파우치형 포장재로 패키징된 다수의 전지셀을 금속관 또는 플라스틱 관 및 바로 팩조립이 가능한 재질로 2차 패키징하여 이들을 모듈 케이스에 효율적으로 배치함으로써 안전성 및 공간활용도가 개선된 중대형 전지팩 및 그 패키징방법에 관한 것이다.The present invention relates to a middle- or large-sized battery pack with improved safety and space utilization, and a packaging method thereof. More particularly, the present invention relates to a middle- or large-sized battery pack and a method of packaging the same. More particularly, the present invention relates to a battery pack having a plurality of cells packaged with the pouch- The present invention relates to a middle- or large-sized battery pack having improved safety and space utilization, and a method for packaging the middle- or large-sized battery pack, wherein the cells are secondarily packaged with a metal tube or a plastic tube and a material capable of assembling the battery pack.
최근, 충방전이 가능한 리튬이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 화석 연료를 사용하던 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로도 주목받고 있다.In recent years, lithium secondary batteries, which can be charged and discharged, have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, it is attracting attention as a power source for electric vehicles and hybrid electric vehicles (HEV), which are proposed as measures to solve air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles that used fossil fuels.
자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용되며 점차적으로 요구되는 출력량 또는 에너지 밀도가 높아짐에 따라 중대형 이차 전지에 포함되는 단위 모듈의 수는 점차 증가하게 될 것이다. 그러한 중대형 전지 시스템에 단위전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지는 소형 디바이스에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 큰 크기를 가지고 있다.Medium and large-sized devices such as automobiles are required to have high power and large capacity, middle- or large-sized battery systems in which a plurality of battery cells are electrically connected are used, and as the output or energy density is gradually increased, the number of unit modules Will gradually increase. The pouch-type lithium ion polymer secondary battery, which is often used as a unit cell in such a middle- or large-sized battery system, has a relatively large size as compared with the same-type battery used in a small-sized device.
또한, 전기 자동차, plug-in 및 hybrid 자동차 등의 전원으로 사용되는 중대형의 리튬 이차전지의 팩 설계 시, 기존 배터리와 같이 높은 출력만을 요구하는 것이 아니라, 높은 에너지 또한 요구되기 때문에 갈수록 상기와 같은 중대형의 배터리는 고용량 고출력화 되어야 한다. 이를 위해서는 한정된 스페이스에 큰 용량의 전지가 탑재되어야 하기 때문에 셀이 커지거나, 많은 수의 단위 셀들을 하나의 리튬이차전지 내에 패키징하여 사용해야 하는바, 하나의 배터리에 점차 포함되는 단위셀의 수가 늘어나거나 셀의 크기가 매우 커지게 된다. 이 경우 그 패키징 공정이 복잡해지는 것은 물론 패키징의 두께 등도 늘어나게 되어 결과적으로 제조 공정상의 어려움과 성능 감소 및 효율적 공간을 사용해야 하는 패키징의 효과가 저하되는 문제 등이 발생할 우려가 있다. In addition, when designing a pack of a middle- or large-sized lithium secondary battery used as a power source for an electric vehicle, a plug-in, and a hybrid automobile, not only a high output like a conventional battery is required but also high energy is required. Of the battery should be high capacity and high power. In order to accomplish this, a large-capacity battery must be mounted in a limited space, so that the number of cells is increased or a large number of unit cells are packaged in a single lithium rechargeable battery. This increases the number of unit cells gradually included in one battery The size of the cell becomes very large. In this case, the packaging process becomes complicated, and the thickness of the packaging increases. As a result, there arises a problem that the difficulty in the manufacturing process and the reduction of the performance, and the problem of the packaging effect which requires the use of the effective space are lowered.
따라서 상기와 같은 대용량 셀을 만들기 위한 패키징 방법 및 많은 수의 단위셀을 포함하여야 하는 배터리를 제조하는데 있어서, 간편하면서도 효율적인 리튬이차전지의 패키징 방식에 대한 연구의 필요성이 높아지고 있는 것이 현실이다.
Therefore, there is a growing need for a simple yet efficient method of packaging a rechargeable lithium battery in a packaging method for making such a large-capacity cell and a battery having a large number of unit cells.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하이브리드 및 전기 자동차 등의 전원으로 이용되는 중대형 전지팩을 제조하는데 있어서 다수의 전지셀 및 단위모듈을 간단하게 패키징 할 수 있으면서도 기존 셀 패키징 재료들의 장점을 모두 유지함은 물론, 팩 조립시 내부 공간의 활용도를 극대화하여, 안전성이 더욱 개선된 고용량의 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery pack for a battery pack, which can easily package a plurality of battery cells and unit modules, Sized battery pack and a method for packaging the same, which maximize the utilization of the internal space at the time of assembling the pack and have improved safety.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 해결 수단을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides the following solutions.
즉, 본원발명은 리튬 이차전지 팩의 패키징 방법에 있어서,That is, the present invention provides a method of packaging a lithium secondary battery pack,
전극조립체 및 전해액을 포함하는 전지셀을 1차 패키징하는 제1 단계; A first step of firstly packaging a battery cell including an electrode assembly and an electrolyte;
상기 1차 패키징 된 다수의 전지셀을 적층한 단위모듈의 바디(body) 부분을 2차 패키징하는 제2 단계;A second step of secondary packaging the body part of the unit module in which the plurality of primary cells are laminated;
상기 단위모듈의 상단면 및 하단면을 패키징하는 3 단계; 및 Packaging the top and bottom surfaces of the unit module; And
상기 3단계에 의한 단위모듈을 모듈 케이스에 배열하는 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법을 제공한다. And arranging the unit modules according to the three steps in a module case.
상기 1 단계의 1차 패키징을 위한 포장재는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지만으로 이루어진 파우치형 포장재를 이용하여 패키징하는 것을 특징으로 한다. The packaging material for the first-stage packaging in the first stage is characterized by packaging using a pouch-type packaging material made only of a thermoplastic resin which is not dissolved in the electrolyte solution.
상기 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), nylon(폴리아미드), PET (폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하며, The thermoplastic resin which is not soluble in the electrolytic solution may be any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), nylon (polyamide), and PET (polyethylene terephthalate) .
상기 1 단계의 1차 패키징을 위한 포장재는 금속 라미네이트층이 내장되어 있고 상기 금속라미네이트층의 외부는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 한다. The packaging material for the first-stage packaging in the first step is a pouch-type packaging material which is formed of a thermoplastic resin having a metal laminate layer embedded therein and the outside of the metal laminate layer is not dissolved in an electrolyte solution.
또한, 상기 금속 라미네이트층은 알루미늄 금속라미네이트층인 것을 특징으로 한다. Further, the metal laminate layer is an aluminum metal laminate layer.
상기 제2단계의 2차 패키징은, 상단면 및 하단면에 대응하는 양 끝단면이 개방된 플라스틱관 또는 금속관으로 패키징하는 것을 특징으로 하며, Wherein the secondary packaging in the second step is characterized by packaging in the form of a plastic tube or a metal tube having both end faces corresponding to the upper end face and the lower end face,
상기 플라스틱 관은 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하고, Wherein the plastic tube is made of any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride)
상기 금속관은 알루미늄, 철, 니켈, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다. The metal tube may be made of any one selected from the group consisting of aluminum, iron, nickel, copper, and alloys thereof.
한편, 상기 금속관 또는 플라스틱관에는 노치(notch)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. In the meantime, a notch is formed in the metal pipe or the plastic pipe.
또한, 상기 3 단계에 의한 단위모듈의 상단면 또는 하단면을 패키징하기 위한 포장재는, 보호회로 또는 PTC회로인 것을 특징으로 한다. The packaging material for packaging the upper surface or the lower surface of the unit module according to the above three steps is a protection circuit or a PTC circuit.
상기 보호회로 또는 PTC의 면적은, 상기 플라스틱관 또는 금속관의 단면의 크기와 같거나 또는 0.2mm내지 2cm만큼 더 큰 것을 특징으로 하며, The area of the protection circuit or the PTC is equal to the size of the cross section of the plastic pipe or the metal pipe, Characterized in that,
상기4 단계는, 단위 모듈의 상단면 또는 하단면에 부착된 보호회로 또는 PTC 회로가 모듈 케이스의 바닥면에 닿도록 단위모듈을 수직 배열하는 것을 특징으로 하는 한다. 이때, 상기 단위 모듈은 전극리드가 동일한 방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다. In the fourth step, the unit modules are vertically arranged so that the protection circuit or the PTC circuit attached to the upper surface or the lower surface of the unit module contacts the bottom surface of the module case. In this case, the unit module is characterized in that the electrode leads are positioned in the same direction.
또한, 상기4 단계는, 단위모듈의 전극 리드가 위치된 면들을 제외한, 어느 한 면을 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위모듈을 수평으로 배열하는 것을 특징으로 하며, 이 때, 상기 단위모듈은 전극리드가 각각 서로 반대방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다. In the fourth step, the unit modules are horizontally arranged so that one surface of the unit module, except the surfaces on which the electrode leads of the unit modules are positioned, is in contact with the bottom surface of the module case. And the electrode leads are positioned in mutually opposite directions.
본 발명은 한편, 전극조립체 및 전해액을 포함하여 1차 포장재로 패키징 된 전지셀;The present invention also relates to a battery cell packaged with a primary packaging material including an electrode assembly and an electrolyte;
상기 전지셀을 적층하고 바디(body) 부분을 2차 포장재로 패키징한 후 전극탭이 위치한 면과 반대되는 면은 보호회로 또는 PTC 회로로 패키징하고 전극탭이 위치한 면은 캡 어셈블리로 패키징한 단위 모듈; 및The battery cell is stacked and the body portion is packaged with the secondary packaging material. The surface opposite to the surface on which the electrode tab is located is packaged by a protection circuit or a PTC circuit. The surface on which the electrode tab is located is packed with a unit module ; And
상기 단위모듈이 복수개 포함되어 있는 모듈 케이스;A module case including a plurality of unit modules;
를 포함하고 있는 중대형 전지팩을 제공한다. And a battery pack.
상기 1 차 포장재는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지만으로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 하고, Wherein the primary packaging material is a pouch-type packaging material made only of a thermoplastic resin that is not soluble in an electrolytic solution,
상기 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), nylon(폴리아미드), PET (폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다., The thermoplastic resin which is not soluble in the electrolytic solution may be any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), nylon (polyamide), and PET (polyethylene terephthalate) .
상기 1차 포장재는 금속 라미네이트층이 내장되어 있고, 상기 금속라미네이트층의 외부는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 하며, The primary packaging material is a pouch-type packaging material having a metal laminate layer embedded therein and a thermoplastic resin which is not dissolved in the electrolyte solution outside the metal laminate layer.
상기 금속 라미네이트층은 알루미늄 금속라미네이트층인 것을 특징으로 한다. Wherein the metal laminate layer is an aluminum metal laminate layer.
또한, 상기 2차 포장재는, 상단면 및 하단면에 대응하는 양 끝단면이 개방된 플라스틱관 또는 금속관인 것을 특징으로 하고, The secondary packaging material is characterized by being a plastic pipe or a metal pipe having openings at both end surfaces corresponding to the upper end surface and the lower end surface,
상기 플라스틱 관은 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 금속관은 알루미늄, 철, 니켈, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다. Wherein the plastic tube is made of any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), acrylic resin, , Copper, or an alloy thereof.
한편, 상기 금속관 또는 플라스틱관에는 노치(notch)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. In the meantime, a notch is formed in the metal pipe or the plastic pipe.
또한, 상기 보호회로 또는 PTC의 면적은, 상기 플라스틱관 또는 금속관의 단면의 크기와 같거나 또는 0.2mm내지 2cm만큼 더 큰 것을 특징으로 한다. The area of the protection circuit or the PTC is equal to the size of the cross section of the plastic pipe or the metal pipe, or is in the range of 0.2 mm to 2 cm .
상기 전지팩은 단위모듈의 상단면 또는 하단면에 부착된 보호회로 또는 PTC 회로가 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위 모듈들을 수직으로 배열하여 연결한 것을 특징으로 하며, 이 때, 상기 단위모듈은 전극리드가 동일한 방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다. Wherein the unit modules are arranged vertically so that the protection circuit or the PTC circuit attached to the upper end surface or the lower end surface of the unit module contacts the bottom surface of the module case. In this case, And the electrode leads are positioned in the same direction.
또한, 상기 전지팩은, 단위모듈의 전극 리드가 위치된 면들을 제외한, 어느 한 면을 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위모듈들을 수평으로 배열하여 연결한 것을 특징으로 하며, 이 때, 상기 단위모듈은 전극리드가 각각 서로 반대방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다. The battery pack may further include unit modules arranged horizontally such that one side of the unit pack is in contact with the bottom surface of the module case except for the side where the electrode leads of the unit module are located, The module is characterized in that the electrode leads are positioned in mutually opposite directions.
상기 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 한다.The battery pack may include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric golf cart; Electric truck; And is used as a power source of an electric commercial vehicle.
본 발명에 의한 중대형 전지팩의 패키징방법에 의하여, 하이브리드 전기차 등의 전원으로 사용되는 중대형 전지팩의 패키징단계를 간소하게 개선하면서도 기존 포장재들의 장점은 유지하여 안전성 또한 우수한 중대형 전지팩 및 그 제조방법을 제공한다. The middle- or large-sized battery pack packaging method according to the present invention can simplify the packaging step of a middle- or large-sized battery pack used as a power source for a hybrid electric vehicle or the like, while maintaining the advantages of existing packaging materials, to provide.
또한, 팩 조립시 공간활용도를 극대화하여 가볍고 컴팩트하면서도, 각 단위셀 및 단위모듈들이 내부에 보다 단단하게 고정되도록 하여, 잦은 진동이나 강한 충격 등에 자주 노출되는 중대형 전지팩에 있어, 구조적으로 안전성이 더욱 개선된 전지팩 및 그 제조방법을 제공한다.
In addition, in the middle- or large-sized battery pack in which the unit cells and the unit modules are more firmly fixed inside the battery pack while being light and compact by maximizing the space utilization in assembling the pack, and are frequently exposed to frequent vibration or strong shock, An improved battery pack and a manufacturing method thereof are provided.
도 1은 전극조립체 및 전해액을 1차 포장재로 패키징하는 전지셀에 대해 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도2a 및 도2b는 다수의 전지셀을 적층하여 바디(body)부분을 2차 포장재로 패키징한 단위모듈을 상단면 및 하단면에서 본 사시도이다.
도3a 및 도3b는 바디(body)부분을 노치(notch)가 형성된 2차 포장재로 패키징한 단위모듈을 상단면 및 하단면에서 본 사시도이다.
도4는 바디(body)부분을 2차 포장재로 패키징한 단위모듈의 하단면을 패키징하는 단계에 대한 사시도이다.
도5는 바디(body)부분 및 하단면을 패키징한 단위모듈을 하단면에서 본 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 다수의 전지셀 탭의 연결 형태에 따라 단위모듈의 상단면을 패키징하는 단계에 대한 사시도이다.
도 7a 내지 도7c는 다수의 전지셀 탭의 연결 형태에 따라 패키징이 완성된 단위모듈의 사시도이다.
도 8a 내지 8c는 다수의 전지셀 탭의 연결 형태에 따라 패키징된 단위모듈을 모듈 케이스에 배치한 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing a battery cell for packaging an electrode assembly and an electrolyte solution as a primary packaging material.
2A and 2B are perspective views of a unit module in which a plurality of battery cells are stacked and a body portion is packaged in a secondary packaging material, as viewed from an upper surface and a lower surface.
3A and 3B are perspective views of a unit module in which a body part is packaged with a secondary packaging material formed with a notch, as viewed from an upper end face and a lower end face.
4 is a perspective view illustrating a step of packaging a lower end of a unit module in which a body part is packaged with a secondary packaging material.
FIG. 5 is a perspective view of a unit module having a body part and a bottom surface packaged as viewed from the lower end.
6A to 6C are perspective views illustrating a step of packaging the upper surface of the unit module according to connection forms of a plurality of battery cell taps.
FIGS. 7A to 7C are perspective views of a unit module in which packaging is completed according to a connection form of a plurality of battery cell taps. FIG.
8A to 8C are perspective views schematically showing a state in which a packaged unit module is arranged in a module case according to a connection form of a plurality of battery cell taps.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 중대형 전지팩의 패키징방법은, According to an aspect of the present invention, there is provided a method of packaging a middle- or large-
전극 조립체 및 전해액을 포함하는 전지셀을 1차 패키징하는 1 단계; A first step of firstly packaging a battery cell including an electrode assembly and an electrolyte;
상기 1차 패키징 된 다수의 전지셀을 적층, 또는 병렬 연결 또는 직렬연결 중 어느 하나의 방법으로 연결하여 단위모듈을 만들고 상단 및 하단을 제외한 바디(body) 부분만을 2차 패키징하는 2 단계; A plurality of the firstly packaged battery cells are stacked or connected in parallel Or serial connection to form a unit module and secondly packaging only the body part except for the upper and lower ends;
상기 2차 패키징 된 단위모듈의 상단 및 하단을 패키징하는 3 단계; 및 상기 상단 및 하단이 패키징된 단위모듈들을 모듈 케이스에 고정하여 팩 조립하는 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. A third step of packaging upper and lower ends of the second packaged unit module; And fixing the packaged unit modules with the upper and lower ends to the module case and assembling the packs.
본 발명의 목적은 또한, An object of the present invention is also to provide
전극조립체 및 전해액을 포함하여 1차 포장재로 패키징 된 전지셀;A battery cell packaged with a primary packaging material including an electrode assembly and an electrolyte;
상기 전지셀을 적층하고 바디(body) 부분을 2차 포장재로 패키징한 후 상단면 및 하단면을 패키징한 단위 모듈; 및A unit module in which the battery cells are stacked, a body portion is packaged in a secondary packaging material, and the top and bottom surfaces are packaged; And
상기 단위모듈이 복수개 연결되어 포함되어 있는 모듈 케이스; 를 포함하고 있는 중대형 전지팩을 제공하는 것으로 이루어 질 수 있다. A module case including a plurality of unit modules connected thereto; And a middle or large-sized battery pack.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전지팩의 패키징방법에 대해 설명하는 것으로 본 발명의 구조에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of packaging a battery pack of the present invention will be described with reference to the drawings, and a structure of the present invention will be described.
도 1은 전극조립체(11) 및 전해액을 1차 포장재(20)로 패키징한 전지셀(13)에 대해 개략적으로 나타낸 사시도이다.Fig. 1 is a perspective view schematically showing a
본 발명은 먼저, 제1단계로, 전극조립체(11) 및 전해액을 포함하는 전지셀(13)을 파우치형 포장재(20) 등을 이용하여 1차 패키징한다. In the first step, the
상기 1차 패키징을 위한 파우치형 포장재(20)는 전해액에 용해되지 않는 재질의 열가소성 수지이면 만족되며, 예를 들어 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), nylon(폴리아미드), PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 등으로 이루어진 파우치형 포장재를 이용한다. The pouch-
또한, 상기 파우치형 포장재(20)는 상기 열가소성 수지 이외에 알루미늄 라미네이트와 같은 금속 라미네이트층이 더 내장된 파우치형 포장재일 수도 있다. In addition, the pouch-
상기 1차 패키징을 위한 파우치형 포장재는 아래 설명되는 2차 포장재의 재질에 따라, 상기 금속라미네이트층이 더 내장된 파우치형 포장재일 수 있고, 또는 상기 나열된 열가소성 수지만으로 이루어진 파우치형 포장재일 수도 있다. 즉, 제2단계의 패키징을 위한 2차 포장재가 수분 및 전해액의 침투가 가능한 재질이라면 상기 1차 포장재, 즉 파우치형 포장재는 금속이 더 내장된 파우치형 포장재를 사용하여 패키징하는 것이 바람직하다. The pouch-type packaging material for the primary packaging may be a pouch-type packaging material in which the metal laminate layer is further embedded, or a pouch-type packaging material made of the thermoplastic resin alone, depending on the material of the secondary packaging material described below. That is, if the secondary packaging material for the second-stage packaging is a material capable of permeating moisture and electrolytic solution, the primary packaging material, that is, the pouch-type packaging material, is preferably packaged using the pouch-
금속 라미네이트층이 더 내장된 파우치형 포장재의 경우, 금속 라미네이트의 외부는 상기 열가소성 수지로 도포되어 있어 절연특성이 우수하고, 금속이 내장되어 있어 강도가 보다 우수하며, 수분 또는 전해액 등이 단위셀로 침투되지 않도록 한다.In the case of the pouch-type packaging material in which the metal laminate layer is further embedded, the outside of the metal laminate is coated with the thermoplastic resin, Do not infiltrate.
본 발명에 있어, 1차 포장재(20)에 내장되는 전극조립체(11)는 스택형(적층형) 구조, 젤리-롤(권취형) 구조 등 다양한 구조가 가능하다. In the present invention, the
일반적으로 이차전지는 전극조립체의 구조, 전해질의 구성 등에 따라, 예를 들어, 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하는 바, 그 중 제조비가 낮고 전해액의 누액 가능성이 적으며 전지 조립공정이 간편한 리튬이온 폴리머 전지가 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있다. In general, the secondary battery is classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, a lithium polymer battery, or the like depending on the structure of the electrode assembly, the configuration of the electrolyte, and the like. And a lithium ion polymer battery having a simple cell assembly process can be preferably used in the present invention.
전극리드(12)의 한쪽 단부는 전극조립체의 전극 탭들이 부착된 상태로 파우치형 포장재의 내부에 위치하고 반대쪽 단부는 파우치형 포장재의 외부로 노출되어 있다. 상기 전극리드 중 양극리드는 특별히 한정하지 아니하며, 일반적으로 사용될 수 있는 알루미늄으로 만들어진 금속박편을 사용할 수 있고, 음극리드 또한, 일반적으로 사용되는 구리로 만들어진 금속 박편등을 이용할 수 있다. 상기 전극 탭들은 통상적으로 사용되는 스폿 용접 등의 방법에 의해 전극리드에 결합될 수 있으며, 상기 전극리드의 두께는 대략 200 내지 500 ㎛로 함이 바람직하다.One end of the
본 발명의 리튬이차전지는, 상기 파우치형 포장재(20)에 전해질이 함침되어 있는 양극/분리막/음극의 상기 전극조립체(11)를 안착시키고, 파우치형 포장재의 접합 부위에 고온 고압을 가하여 융착시켜 밀봉한다. The lithium secondary battery of the present invention is characterized in that the
상기와 같이 전지셀의 1차 패키징은 열가소성 수지 등을 이용하여 패키징함으로써, 이 후 전지의 사용 및 안전사고에 따라 셀 내부에 가스가 발생하는 경우, 쉽게 벤트(vent)될 수 있는 고분자 파우치형 포장재의 장점을 그대로 유지하여 사용중 가스의 발생으로 인한 위험을 미연에 방지할 수 있도록 하며, 전지셀을 먼저 유연성이 있는 파우치형 포장재로 1차 패키징하므로서, 전해액등의 유출 및 전지셀과 금속재 포장재의 접촉에 의한 절연현상 등을 방지할 수 있도록 한다. As described above, the primary packaging of the battery cells is packaged by using a thermoplastic resin or the like, and when the gas is generated in the cell due to the use of the battery and a safety accident, the polymer pouch- So that the risk of the generation of gas during use can be prevented. The battery cell is firstly packaged with the flexible pouch-type packaging material first, and the leakage of the electrolyte solution and the contact between the battery cell and the metal packing material And to prevent the insulation phenomenon caused by the insulation.
또한, 2차 포장재의 재질에 따라, 금속 라미네이트층이 내장된 고분자 파우치형 포장재 또는 고분자만으로 이루어진 파우치형 포장재들 중 하나를 선택하여 포장함으로써 전지의 안전성을 개선하면서도 컴팩트하고 단단하며 가벼운 리튬이차전지를 제공할 수 있다.In addition, depending on the material of the secondary packaging material, one of the polymer pouch-type packaging material or the polymer-only pouch-type packaging material containing the metal laminate layer may be selected and packaged to improve the safety of the battery and to provide a compact, hard and light lithium secondary battery .
상기 파우치형 포장재(20)의 두께는 특별히 제한하지 아니하나, 내구성 및 공간활용 또는 전지의 무게등을 고려하여 150~200um가 되도록 함이 바람직하다.
The thickness of the pouch-
본 발명의 패키징 방법에 따르면, 상기 파우치형 포장재에 의해 1차 패키징 된 전지셀들 여러 개를 차례로 적층하고, 이렇게 1차 포장된 전지셀들이 적층된 단위 모듈은 바디(body)부분만 먼저 2차 패키징된다. According to the packaging method of the present invention, a plurality of firstly packaged battery cells are stacked in order by the pouch-type packaging material, and the unit modules in which the firstly packaged battery cells are stacked, Lt; / RTI >
도2a 및 도2b는 상기 단위모듈의 바디부분(22)만을 2차 패키징한 상태에 대한 사시도이다. 2A and 2B are perspective views illustrating a state in which only the
상기 다수 전지셀들이 적층된 단위모듈에 있어서, 전극리드(12)가 돌출된 면을 상단면(24)이라고 하고 그 반대쪽 면을 하단면(26)이라고 하며, 상기 상단면(24) 및 하단면(26)을 제외한 다른 면들로 이루어진 부분을 바디부분(22)이라고 한다. In the unit module in which the plurality of battery cells are stacked, a surface on which the electrode leads 12 protrude is referred to as a
본 발명의 리튬이차전지 패키징 방법의 2단계에서는 상기 단위모듈의 바디부분(22)만을 먼저 패키징한다. 이를 위해 상기 상단면(24) 및 하단면(26)에 해당하는 양쪽 끝면이 개방된 플라스틱관 또는 금속관(30) 등으로 이루어진 2차 포장재를 이용하여 상기 전지셀들이 적층된 단위 모듈을 그대로 삽입한다. In the second step of the lithium secondary battery packaging method of the present invention, only the
즉, 1차 패키징 된 상기 다수의 전지셀들로 이루어진 단위 모듈의 바디(body)부분만을 금속관(30) 또는 플라스틱관으로 2차 패키징함으로써, 상기 1차 패키징된 파우치형 포장재의 외부를 금속관(30) 또는 플라스틱관으로 단단히 고정할 수 있다. That is, only the body part of the unit module made up of the firstly packed battery cells is secondarily packaged with the
이와 같이 보다 강도가 높은 포장재를 이용하여2차 패키징하여 단위모듈의 외부를 단단히 고정시킴으로서 파우치형 포장재(20)의 스웰링(swelling) 현상을 억제하고 전지의 외부를 단단하게 패키징하여 중대형 전지의 외부 충격 등으로부터 전지를 보호하고 내부에 단위 셀 또는 단위 모듈이 구조적으로도 안전하게 고정될 수 있도록 한다. By securing the outside of the unit module firmly by secondary packaging using the packaging material having a higher strength as described above, the swelling phenomenon of the pouch-
또한 상단면(24) 및 하단면(26) 부분은 개방된 형상의 금속관(30) 또는 플라스틱관을 이용하여 2차 패키징을 하는바 상기 단위모듈을 그대로 삽입만 하면 되기 때문에 공정이 보다 용이하고 간편하게 이루어질 수 있게 된다. Since the
상기 2차 패키징을 위한 금속관(30)은 알루미늄, 주석, 크롬, 철, 니켈, 구리 및 이들의 합금 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있으며, 플라스틱관은 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), 아크릴 수지 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다. 다만, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 금속관을 사용하도록 한다. 이는 상기 파우치형 포장재의 스웰링 현상을 가장 효과적으로 방지할 수 있는 강도를 지니면서도 무게가 가볍기 때문이다. 도 2a 및 도2b는 본 발명의 일실시예로서, 2차 포장재를 금속관(30)으로 사용하는 경우를 나타내었다. The
상기와 같이 2차 포장재로서 알루미늄 등의 금속관(30)을 이용하는 경우, 1차 포장재는 금속 라미네이트를 내장하지 않는 파우치형 포장재를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 1차 패키징후 파우치형 포장재의 실링부 가장자리를 절단함으로써 발생할 수 있는 금속 라미네이트층의 돌출 및 이로 인한 전지의 절연현상 등을 방지할 수 있으면서도 외장재의 강도가 높고, 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 리튬이차전지를 제공할 수 있다. When the
상기 금속관(30) 또는 플라스틱관의 두께는 특별히 한정하지 아니하나 전지 내부공간의 활용 및 전지 전체의 무게를 고려하여 250um 내지 2 mm 의 범위내로 한다. The thickness of the
소형 각형 전지의 경우 일반적으로 200-250um두께 정도의 캔타입 포장재를 사용하나 이는 전지의 스웰링 현상을 억제하기에 어려움이 있으며 전지 내부의 열전달을 고려하여 최대 두께는 2mm 미만이 됨이 바람직하다. In the case of a small prismatic battery, a can type packing material having a thickness of about 200 to 250 μm is generally used. However, it is difficult to suppress the swelling phenomenon of the battery. It is preferable that the maximum thickness is less than 2 mm in consideration of heat transfer inside the battery.
도 2a 및 도 2b에서는 금속관(30)의 모양을 사각형으로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 상기 금속관 또는 플라스틱관의 모양은, 각형 또는 원형 등의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 2A and 2B, the shape of the
한편, 바디(body) 부분을 2차 패키징하는 상기 금속관 또는 플라스틱관 등의 2차 포장재의 외부에는 내부 가스의 벤팅(venting)이 보다 쉽게 일어날 수 있도록 미세한 V자형 또는 점선형의 노치(notch)를 형성할 수 있다. On the other hand, a fine V-shaped or dotted notch is provided on the outside of the secondary packaging material such as the metal pipe or the plastic pipe for secondary packaging of the body part so that venting of the internal gas can be easily performed. .
이와 같이 외부에 노치를 포함하는 2차 포장재를 사용함으로써, 내부에서 발생하는 가스가 보다 쉽게 밖으로 벤팅될 수 있도록 한다. 이로 인해2중의 포장 및 2차 포장재의 높은 강도로 인해 셀 내부의 압력이 증가하거나 온도 상승 등의 이벤트가 발생하는 위험성을 불식시킬 수 있다. By using the secondary packaging material including the notch on the outside as described above, the gas generated inside can be vented more easily. As a result, the high strength of the double packaging and the secondary packaging material can eliminate the risk of increasing the pressure inside the cell or causing an event such as a temperature rise.
즉, 전지 내부에서 발생한 가스는 일정한 압력이 되면, 노치가 형성된 부분이 파열되면서 쉽게 밖으로 배출될 수 있으므로, 내부 가스의 배출을 노치가 형성된 쪽으로 유도할 수 있다. 따라서 노치의 개수, 형태, 위치 등을 이용하여 배출 가스의 압력이나 배출방향을 효과적으로 통제할 수 있게 된다. That is, when the gas generated inside the battery reaches a certain pressure, the portion where the notch is formed is easily ruptured while being blown out, so that the discharge of the internal gas can be led to the side where the notch is formed. Accordingly, the pressure, the discharge direction of the exhaust gas can be effectively controlled by using the number, shape, and position of the notches.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예로서, V형의 노치(28)가 단위모듈의 바디(body) 부분에 형성된 2차 포장재에 대해 소개하고 있다. 그러나, 이는 일 실시예일 뿐이며 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 노치의 형상이나 위치 및 개수 등은 원하는 배출 가스의 압력 및 방향 등에 따라 달리 할 수 있음은 물론이다. 3A and 3B show an embodiment of the present invention in which a V-shaped
또한, 이와 같이 노치가 형성된 2차 포장재를 사용하는 경우에는 상기와 같이 상단면과 하단면이 모두 개방된 2차 포장재를 사용할 수 있음은 물론, 상단면 또는 하단면 중 한쪽은 막힌, 종래 각형 타입의 포장재를 사용하여도 무방하다. In the case of using the secondary packaging material having the notches as described above, it is possible to use a secondary packaging material having both the upper and lower end faces as described above, May be used.
한편, 상기 단위모듈의 바디부분(22)을 2차 패키징한 후에는, 개방되어 있는 상단면(24) 및 하단면(26)을 패키징한다. 도4 내지 도 7c는 상기 단위모듈의 상단면(24)과 하단면(26)을 패키징하는 방법에 대해 도시하고 있으면, 이 중 도 6a 내지 도6c, 도7a 내지 도7c는 단위모듈의 상단면에 돌출된 다수의 전극탭들의 연결 형태에 따라 예시된 도면들이다. On the other hand, after the
상기 도면들을 참조하여 보면, 먼저 도4에 나타난 바와 같이, 상기 단위모듈의 하단면(26)을, 리튬이차전지의 패키징시 포함되는 보호 회로(40) 또는 PTC 회로를 이용하여 덮은 후에 접착제 등을 이용하여 금속관 또는 플라스틱관과 결합되도록 실링한다.4, the
이때 사용되는 보호회로(40) 또는 PTC 회로의 면적은 상단면(24) 또는 하단면(26)의 면적과 같거나 0.2mm내지 2cm의 크기 만큼 크게 디자인한다. 이는, 상기 양끝 단면의 패키징이 모두 완료된 단위모듈들을 모듈 케이스에 직렬적으로 배열할 때, 보호회로(40) 또는 PTC 회로로 패키징된 하단면(26)을 모듈 케이스의 바닥에 고정시켜 수직으로 배열함으로써, 단위 모듈들이 모듈케이스 내에 보다 안전하고 단단하게 고정될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 하단면(26)에 부착되는 보호회로(40) 또는 PTC 회로의 면적이 넓을수록 조립된 셀들은 보다 안정적으로 고정될 수 있어 안전하다. 도 5는 단위모듈의 하단면(26)을 이보다 넓은 면적의 보호회로(40)로 실링한 상태에 대한 사시도이다.The area of the
이로 인해, 충격이나 흔들림이 많은 자동차용 중대형 전지에 있어, 구조적으로 보다 안전한 중대형 리튬이차전지를 제공할 수 있게 된다.As a result, it is possible to provide a more secure middle-sized lithium-ion secondary battery in the case of an automotive middle- or large-sized battery having many impacts and fluctuations.
상기 보호회로(40) 또는 PTC 회로와 금속관(30) 또는 플라스틱관을 실링하는 접착제는 특별히 한정하지 아니하며, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 수지등을 이용하여 실링이 가능하며, 또는 피치 등을 이용하여 용융시켜 실링하는 것도 가능하다. The adhesive for sealing the
또한, 이와 같이 단위모듈의 2차 패키징재의 하부 실링부, 즉, 보호회로 또는 PTC 회로와 금속관 또는 플라스틱관이 접착된 부분은 2차 패키징된 포장재의 다른 부분들보다 쉽게 벤팅(venting)될 수 있는 부분으로서 내부 가스가 밖으로 배출될 수 있는 통로가 될 수 있다. 즉, 단위모듈의 바디 부분 및 상단면 및 하단면의 2차 포장재들은 스웰링이 잘 되지 않는 강도가 높은 재질로 이루어진 포장재들로서 가스가 벤팅되기 어려운바, 전지셀들의 내부에서 발생된 가스는 상기와 같이 보호회로 등과 금속관등이 접착된 하부 실링부 쪽으로 빠져나올 수 있도록 유도되며, 또한 내부 가스가 많이 발생되는 바디부분은 강도가 높은 금속관 또는 플라스틱관이 단단히 잡아줌으로써 내부에 발생된 가스가 좀 더 많이 밖으로 배출될 수 있도록 압력을 인가하는 효과 및 하부 실링부 쪽으로 가스가 벤트되도록 유도하는 효과를 제공한다. 이와 같은 효과로 인하여 전지셀 내부의 가스 발생으로 인한 단위모듈의 폭발 등의 위험성을 낮출 수 있어 안전성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있게된다. In addition, the lower sealing portion of the secondary packaging material of the unit module, that is, the portion where the protection circuit or the PTC circuit is adhered to the metal pipe or the plastic pipe can be easily vented than other portions of the secondary packaging material It can be a passage through which the internal gas can be discharged to the outside. That is, the secondary packaging materials of the body portion, the upper surface, and the lower surface of the unit module are packaging materials made of a material having a high strength that does not easily swell and gas is difficult to be vented. In addition, the body part where the internal gas is generated is guided so that the metal tube or the plastic tube with high strength is firmly caught, so that the gas generated inside is more The effect of applying pressure to be discharged to the outside and the effect of inducing gas to be vented toward the lower sealing portion are provided. Such an effect can reduce the risk of explosion of the unit module due to the generation of gas in the battery cell, thereby providing a battery pack with improved safety.
한편, 단위모듈의 상단면(24)은 도6a 및 도6b에 나타난 실시예들과 같이, 각 전지셀로부터 돌출된 각 전극탭들을 연결하여 하나의 양극리드(12a) 및 음극리드(12b)로 돌출되도록 할 수 있다. 이와 같이 각 탭들을 연결하여 하나의 전극리드로 만든 후 상단면을 패키징하는 경우, 그 패키징 과정을 단순화할 수 있다는 장점이 있을 수 있으나, 다수의 전지셀을 포함하는 단위모듈의 경우, 하나의 양극리드 및 음극리드에 부하되는 전류의 양이 과도할 수 있는바, 바람직하게는 도6c에 나타난 다른 일 실시예와 같이 다수의 전극리드들이 돌출되도록 단위모듈을 만들 수 있다. 다만, 도 6a 내지 도6c 등에 나타난 사시도는 본 발명에 따른 일실시예들을 예시한 것으로서 본 발명은 여기에 한정되지 아니하며, 단위모듈의 용량 및 패키징 공정의 단순화 등을 고려하여 다양한 형태 및 개수의 탭들 만들수 있음은 물론이다. 6A and 6B, the
이 후 상기 전극리드들(12a, 12b)이 셀 밖으로 고정되도록 고안된 캡(42)으로 실링한다. 상기 캡(42)은 상단면(24)의 면적과 동일하도록 하고 그 재질등에 있어서는 특별히 한정되지 아니하며 공지의 전지 패키징용 어셈블리 캡 등을 사용하는 것으로 만족되며, 형성된 전극리드의 형태 및 개수에 상응하는 개공부를 포함하는 어셈블리 캡인 것을 특징으로 한다. Thereafter, the electrode leads 12a and 12b are sealed with a
한편, 노치(notch)가 형성된 종래 각형 타입의 2차 포장재를 사용하는 경우에는 하단부의 별도 패키징이 필요없으며, 다만, 전극리드가 위치한 상단부의 패키징에 있어 상기한 방법을 따른다. On the other hand, when using a conventional rectangular type secondary packaging material formed with a notch, separate packaging at the lower end is not required, but the above method is followed for packaging of the upper end where the electrode leads are located.
도 7a 내지 도7c는 본 발명의 리튬 이차전지 패키징 방법에 따른 제2단계 및 제3단계의 패키징 단계가 완료된 단위모듈의 형상을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 돌출된 전극리드가 각각 다른 형태인 단위모듈의 사시도이다. 7A to 7C are perspective views schematically showing the shape of a unit module having completed the packaging step of the second and third steps according to the lithium secondary battery packaging method of the present invention, FIG.
바디부분(22) 및 상단면(24)과 하단면(26)의 패키징이 완료된 단위모듈은 모듈 케이스에 직렬로 배열된다. The unit module in which the packaging of the
도8a 내지 8c는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 1차 및 2차 패키징 완료된 단위모듈들을 모듈 케이스(50)에 직렬로 배열시킨 형상에 대한 개략적인 사시도이다. 상기 도8a 내지 8c에 나타난 모듈 케이스에 단위모듈의 배열 형태는 하나의 실시예를 나타낸 것이며, 본 발명에 따른 단위모듈은 보다 다양한 형태로 모듈 케이스에 적층 또는 배열될 수 있고, 또한 상기 실시예에서는 모듈 케이스(50)내에 4개의 단위모듈을 배열하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 모듈 케이스에 수용되는 단위모듈은 2개, 3개 또는 5개 이상의 복수개를 수용하는 구성들 또한 가능하다. 8A to 8C are schematic perspective views of a configuration in which first and second packaged unit modules are arranged in series in a
도8a 내지 8c에 나타난 바와 같이, 단위모듈의 하단면(26)에 부착된 보호회로(40) 또는 PTC 회로가 아래쪽으로 위치하도록하여 모듈 케이스(50)의 바닥면에 부착되도록 하고, 다수의 단위모듈들을 직렬 배열하여 모듈 케이스(50) 바닥에 상기 보호회로 등을 단단히 고정시킨다. The
이와 같이 단위모듈의 하단면(26)을 보호회로(40) 또는 PTC 회로 등을 이용하여 패키징함으로써, 보호회로(40) 또는 PTC가 전지의 팩 조립시 별도의 공간에 따로 위치하는 경우보다 전지 내부의 공간 활용도를 극대화 할 수 있으며, 또한, 별도의 고장장치를 사용하지 않고도 모듈 케이스(50)에 단위모듈들이 단단하게 고정할 수 있다. 이로인해 가볍고 컴팩트하면서도 안전성이 뛰어난 중대형 리튬이차전지를 제공할 수 있다.
By packaging the
한편, 2차 패키징에 의한 단위 모듈의 전극리드가 모두 상단면에 위치하지 않고 각기 다른 방향에 위치하는 경우에는, 전극리드가 위치하는 양 끝단면 중 어느 한 면을 보호회로 또는 PTC 회로를 이용하여 막은 후 이를 금속관 또는 플라스틱관과 접착제를 이용하여 실링 한다. 이때 접착시 이용되는 접착제는 상기의 접착제 및 접착 방법과 동일하다. On the other hand, in the case where the electrode leads of the unit module by the secondary packaging are not all located on the upper surface but located in different directions, one of the both end surfaces on which the electrode lead is located is protected by a protection circuit or a PTC circuit The membrane is then sealed with a metal or plastic tube and adhesive. At this time, the adhesive used in the bonding is the same as the adhesive and the bonding method described above.
상기와 같은 경우도, 상단면 또는 하단면의 패키징을 위해 사용되는 보호회로 또는 PTC 회로의 면적은 금속관 또는 플라스틱 관의 상단 또는 하단의 면적과 같거나 0.2mm내지 2cm만큼 크게 디자인하여, 단위셀 또는 단위 모듈을 패키징하도록 한다. In such a case, the area of the protection circuit or the PTC circuit used for the packaging of the upper end surface or the lower end surface is designed to be 0.2 mm to 2 cm larger than the area of the upper or lower end of the metal pipe or the plastic pipe, The unit module is packaged.
보호회로 또는 PTC 회로로 실링한 면의 반대쪽 면은 전극리드가 돌출될 수 있도록 형성된 캡을 이용하여 패키징한다. The opposite side of the surface sealed with the protection circuit or the PTC circuit is formed by using a cap formed so that the electrode lead protrudes Packaging.
상기와 같이 양쪽 끝단의 패키징이 끝난 단위 모듈 역시 모듈 케이스에 직렬로 배열한다. 이 때 패키징된 단위셀 또는 단위모듈은 전극리드가 위치한 양쪽 면을 제외한 면들 중에서 면적이 좁은 쪽의 어느 한 면을 모듈 케이스의 바닥과 접하도록 배열한다. 이 때 상기 모듈 케이스에 배열된 단위모듈의 좌우 양쪽 면 중 어느 한 면에 부착되어 있는 보호회로 또는 PTC회로는, 모듈 케이스의 옆면과 닿도록 하여 단단하게 부착시킴으로서 전지의 구조적 안정을 도모할 수 있다. As described above, the packaged unit modules on both ends are also arranged in series in the module case. At this time, the packaged unit cells or the unit modules are arranged such that one side of the packaged unit cell or the unit module, which is narrower than the two faces on which the electrode leads are located, is in contact with the bottom of the module case. At this time, the protection circuit or the PTC circuit attached to either one of the left and right sides of the unit module arranged in the module case can be stably attached so as to come in contact with the side surface of the module case, .
본 발명의 패키징 방법에 따라 제조된 중대형 전지는, 소망하는 출력 및 용량에 따라 다수의 전지셀 또는 단위모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착 공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 전기 오토바이, 전기 자전거 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
The middle- or large-sized battery manufactured according to the packaging method of the present invention can be manufactured by combining a plurality of battery cells or unit modules according to a desired output and capacity. In consideration of the mounting efficiency and structural stability as described above, A hybrid electric vehicle, an electric motorcycle, an electric bicycle and the like which have a mounting space and are exposed to frequent vibration and strong impact, but the scope of application is not limited thereto.
11 : 전극조립체
12 : 전극리드
13 : 전지셀
20 : 파우치형 포장재
22 : 바디(body)부분
24 : 상단면
26 : 하단면
28 : 노치(notch)
30 : 금속관
40 : 보호회로
12a: 양극리드
12b: 음극리드
42 : 캡
50 : 모듈 케이스11: electrode assembly
12: Electrode lead
13: Battery cell
20: Pouch type packaging material
22: body part
24: Top surface
26: bottom face
28: notch
30: metal tube
40: Protection circuit
12a: positive lead
12b: cathode lead
42: Cap
50: Module case
Claims (30)
전극조립체 및 전해액을 포함하는 전지셀을 1차 패키징하는 제1 단계;
상기 1차 패키징 된 다수의 전지셀을 적층한 단위모듈의 바디(body) 부분을 2차 패키징하는 제2 단계;
상기 단위모듈의 상단면 및 하단면을 패키징하는 3 단계; 및
상기 3단계에 의한 단위모듈을 모듈 케이스에 배열하는 4 단계;를 포함하고,
상기 제2단계의 2차 패키징은, 상단면 및 하단면에 상응하는 양 끝단면이 개방된 250um~2mm 두께의 플라스틱관 또는 금속관으로 패키징하는 것이며,
상기 3 단계에 의한 단위모듈의 상단면 또는 하단면을 패키징하기 위한 포장재는, 보호회로 또는 PTC회로이고,
상기 보호회로 또는 PTC회로는 접착제 등의 접착 물질을 이용하여 상기 플라스틱관 또는 금속관에 실링되어 접착되며,
상기 금속관 또는 플라스틱관에는 V자형 또는 점선형의 노치(notch)가 형성되어, 전지 내부에서 발생한 가스가 소정의 압력이 되면, 상기 노치가 형성된 부분이 파열되면서 가스가 밖으로 배출 될 수 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
In a method of packaging a lithium secondary battery pack,
A first step of firstly packaging a battery cell including an electrode assembly and an electrolyte;
A second step of secondary packaging the body part of the unit module in which the plurality of primary cells are laminated;
Packaging the top and bottom surfaces of the unit module; And
And arranging the unit modules according to the three steps in a module case,
The secondary packaging in the second step is to be packaged in a plastic tube or a metal tube having a thickness of 250 to 2 mm, both end surfaces corresponding to the upper end surface and the lower end surface,
The packaging material for packaging the upper or lower surface of the unit module according to the above three steps is a protection circuit or a PTC circuit,
The protection circuit or the PTC circuit is sealed and adhered to the plastic tube or the metal tube by using an adhesive material such as an adhesive,
A notch formed in a V-shape or a dotted line is formed in the metal pipe or the plastic pipe. When a gas generated inside the battery reaches a predetermined pressure, the notched portion ruptures and the gas can be discharged to the outside Of the lithium secondary battery pack.
상기 1 단계의 1차 패키징을 위한 포장재는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지만으로 이루어진 파우치형 포장재를 이용하여 패키징하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
Wherein the packaging material for the first-stage packaging in the first step is packaged using a pouch-type packaging material made only of a thermoplastic resin that is not dissolved in the electrolyte solution.
상기 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), nylon(폴리아미드), PET (폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
3. The method of claim 2,
The thermoplastic resin which is not soluble in the electrolytic solution may be any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), nylon (polyamide), and PET (polyethylene terephthalate) Wherein the secondary battery pack is a battery pack.
상기 1 단계의 1차 패키징을 위한 포장재는 금속 라미네이트층이 내장되어 있고 상기 금속라미네이트층의 외부는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
Wherein the packaging material for the first-stage packaging of the first stage is a pouch-type packaging material comprising a metal laminate layer and a thermoplastic resin which is not dissolved in the electrolyte solution outside the metal laminate layer.
상기 금속 라미네이트층은 알루미늄 금속라미네이트층인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the metal laminate layer is an aluminum metal laminate layer.
상기 플라스틱 관은 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plastic tube is made of any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), and acrylic resin.
상기 금속관은 알루미늄, 철, 니켈, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal tube is made of any one selected from the group consisting of aluminum, iron, nickel, copper, and alloys thereof.
상기 보호회로 또는 PTC의 면적은, 상기 플라스틱관 또는 금속관의 단면의 크기와 같거나 또는 0.2mm내지 2cm만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
The area of the protection circuit or the PTC is equal to the size of the cross section of the plastic pipe or the metal pipe, Wherein the first and second battery packs are packaged in the same manner.
상기4 단계는, 단위 모듈의 상단면 또는 하단면에 부착된 보호회로 또는 PTC 회로가 모듈 케이스의 바닥면에 닿도록 단위모듈을 수직 배열하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
Wherein the unit module is arranged vertically such that the protection circuit or the PTC circuit attached to the upper surface or the lower surface of the unit module contacts the bottom surface of the module case.
상기 단위 모듈은 전극리드가 동일한 방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the unit modules are positioned in the same direction as the electrode leads.
상기4 단계는, 단위모듈의 전극 리드가 위치된 면들을 제외한, 어느 한 면을 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위모듈을 수평으로 배열하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
The method according to claim 1,
The method of claim 4, wherein the unit modules are arranged horizontally so that one surface of the unit module, except the surfaces on which the electrode leads of the unit module are located, is in contact with the bottom surface of the module case.
상기 단위모듈은 전극리드가 각각 서로 반대방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 팩의 패키징방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the unit module has electrode leads positioned in opposite directions with respect to each other.
상기 전지셀을 적층하고 바디(body) 부분을 2차 포장재로 패키징한 후 전극탭이 위치한 면인 상단면에 반대되는 면인 하단면은 보호회로 또는 PTC 회로로 패키징하고 상기 상단면은 캡 어셈블리로 패키징한 단위 모듈; 및
상기 단위모듈이 복수개 포함되어 있는 모듈 케이스;
를 포함하고,
상기 2차 포장재는 상기 상단면 및 상기 하단면에 상응하는 양 끝단면이 개방된 250um~2mm 두께의 플라스틱관 또는 금속관이며,
상기 보호회로 또는 PTC회로는 접착제 등의 접착 물질을 이용하여 상기 플라스틱관 또는 금속관에 실링되어 접착되고,
상기 금속관 또는 플라스틱관에는 V자형 또는 점선형의 노치(notch)가 형성되어, 전지 내부에서 발생한 가스가 소정의 압력이 되면, 상기 노치가 형성된 부분이 파열되면서 가스가 밖으로 배출 될 수 있는 중대형 전지팩.
A battery cell packaged with a primary packaging material including an electrode assembly and an electrolyte;
The battery cells are stacked, a body portion is packaged with a secondary packaging material, and a lower end surface opposite to the upper end surface, on which the electrode tabs are located, is packaged by a protection circuit or a PTC circuit, and the upper end surface is packaged by a cap assembly Unit module; And
A module case including a plurality of unit modules;
Lt; / RTI >
Wherein the secondary packaging material is a plastic pipe or a metal pipe having a thickness of 250 탆 to 2 mm and open at both end surfaces corresponding to the upper end surface and the lower end surface,
The protection circuit or the PTC circuit is sealed and adhered to the plastic tube or the metal tube by using an adhesive material such as an adhesive,
A V-shaped or point-like notch is formed in the metal pipe or the plastic pipe. When a gas generated inside the battery reaches a predetermined pressure, the notched portion ruptures and the gas can be discharged to the outside. .
상기 1 차 포장재는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지만으로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the primary packaging material is a pouch-type packaging material made only of a thermoplastic resin that is not dissolved in an electrolytic solution.
상기 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), nylon(폴리아미드), PET (폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
18. The method of claim 17,
The thermoplastic resin which is not soluble in the electrolytic solution may be any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), nylon (polyamide), and PET (polyethylene terephthalate) Wherein the battery pack is a battery pack.
상기 1차 포장재는 금속 라미네이트층이 내장되어 있고, 상기 금속라미네이트층의 외부는 전해액에 용해되지 않는 열가소성 수지로 이루어진 파우치형 포장재인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the primary packaging material is a pouch-type packaging material having a metal laminate layer embedded therein, and the outside of the metal laminate layer is a thermoplastic resin that is not dissolved in an electrolyte solution.
상기 금속 라미네이트층은 알루미늄 금속라미네이트층인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
20. The method of claim 19,
Wherein the metal laminate layer is an aluminum metal laminate layer.
상기 플라스틱 관은 PE(폴리에틸렌), PP(폴리 프로필렌), PS(폴리스틸렌), PVC(염화비닐), 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the plastic tube is made of any one selected from the group consisting of PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PVC (vinyl chloride), and acrylic resin.
상기 금속관은 알루미늄, 철, 니켈, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the metal tube is made of any one selected from the group consisting of aluminum, iron, nickel, copper, and alloys thereof.
상기 보호회로 또는 PTC의 면적은, 상기 플라스틱관 또는 금속관의 단면의 크기와 같거나 또는 0.2mm내지 2cm만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
The area of the protection circuit or the PTC is equal to the size of the cross section of the plastic pipe or the metal pipe, Wherein the battery pack is a battery pack.
상기 전지팩은 단위모듈의 상단면 또는 하단면에 부착된 보호회로 또는 PTC 회로가 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위 모듈들을 수직으로 배열하여 연결한 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the unit modules are vertically arranged so that the protection circuit or the PTC circuit attached to the upper surface or the lower surface of the unit module contacts the bottom surface of the module case.
상기 단위모듈은 전극리드가 동일한 방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
27. The method of claim 26,
Wherein the unit module has the electrode leads positioned in the same direction.
상기 전지팩은, 단위모듈의 전극 리드가 위치된 면들을 제외한, 어느 한 면을 모듈 케이스의 바닥면과 닿도록 단위모듈들을 수평으로 배열하여 연결한 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
17. The method of claim 16,
Wherein the unit packs are connected horizontally by arranging unit modules so that one side of the unit packs touches the bottom surface of the module case except for the side where the electrode leads of the unit module are located.
상기 단위모듈은 전극리드가 각각 서로 반대방향에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.29. The method of claim 28,
Wherein the unit modules have electrode leads positioned in opposite directions to each other.
상기 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.17. The method of claim 16,
The battery pack may include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric golf cart; Electric truck; Wherein the battery pack is used as a power source for an electric commercial vehicle.
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