KR20090028243A

KR20090028243A - 전지용 파우치 및 파우치형 전지

Info

Publication number: KR20090028243A
Application number: KR1020070093701A
Authority: KR
Inventors: 이영우
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-03-18
Also published as: US20090075168A1; KR100917736B1; US8492025B2; CN101388439A; CN101388439B

Abstract

본 발명은 전지용 파우치 및 그를 이용한 파우치형 전지에 관한 것이며, 특히 전극조립체 형성공간이 용기형으로 미리 형성된 전지용 파우치 및 그를 이용한 파우치형 전지에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전지용 파우치는, 저면과 측면을 가지는 용기형 하부와, 용기형 하부의 상측에 개구를 덮는 덮개형 상부를 포함하며, 저면 및 측면과 수직한 단면에서 볼 때, 상기 저면과 측면이 만나는 모서리의 적어도 일부에서 모서리는 챔퍼 형태나 단차진 형태를 이루게 된다. 그리고, 이와 같은 전지용 파우치에 전극조립체가 수용되어 본 발명에 따른 파우치형 전지가 이루어진다.

파우치, 전지, 단차, 모따기

Description

전지용 파우치 및 파우치형 전지{POUCH FOR BATTERY AND POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}

본 발명은 전지용 파우치 및 파우치형 전지에 관한 것이며, 특히 전극조립체 형성공간이 용기형으로 미리 형성된 전지용 파우치 및 그를 이용한 파우치형 전지에 관한 것이다.

이차전지는 충전과 방전을 할 수 있는 전지로서, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 리튬전지 등을 들 수 있다. 이와 같은 이차전지 중에서, 리튬전지는 작동전압이 3.6V이며, 이러한 리튬전지의 작동전압은 전자기기의 전원으로 많이 사용하고 있는 니켈-카드뮴전지에 비해 3배나 우수하다. 또한, 리튬전지는 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하다.

리튬전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라 한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조 가능하다. 대표적인 예로써, 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형과, 리튬 폴리머 전지에 주로 사용되는 파우치형을 들 수 있다.

상기 파우치형의 리튬전지에 대해 간략하게 설명하면, 파우치형 리튬전지는 외부케이스인 파우치와, 상기 파우치의 내측에 수용되는 전극조립체를 포함하여 이루어진다.

전극조립체는 전극집전체의 표면에 양극활물질이 코팅되는 양극판과, 전극조립체의 표면에 음극활물질이 코팅되는 음극판과, 양극판과 음극판의 사이에 개재되어 양극판과 음극판의 접촉에 의한 전기적 단락을 방지하는 세퍼레이터를 포함해 이루어진다. 여기서, 상기 세퍼레이터는 폴리머로 형성되며, 이와 같이 폴리머로 형성된 세퍼레이터는 양극판과 음극판의 물리적 접촉에 따른 전기적 단락을 방지하는 동시에, 양극판과 음극판에 적층된 양극 활물질과 음극 활물질 사이에서 리튬 이온의 이동 매체로서 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다.

전극조립체를 수용하는 파우치는 상부 파우치막과 하부 파우치막 사이에 전극조립체를 실장시키고, 상부 파우치막과 하부 파우치막의 주변부를 실링하여 형성할 수 있다. 이때, 전극조립체를 외부와 전기적으로 연결시키기 위해 전극조립체의 각 전극판에 접속된 전극탭이 실링부를 통해 파우치 외부로 드러나게 된다.

이상과 같은 형태로 이루어진 파우치에서 상부 파우치막을 파우치 상부, 하부 파우치막을 파우치 하부라 할 수 있다. 하부 파우치는 전극조립체를 수용하기 위한 용기형으로 제작될 수 있다. 이때 하부 파우치를 용기형으로 제작하기 위해 프레스, 펀치를 사용하는 딥드로잉 성형방법이 사용될 수 있다.

용기형으로 제작된 파우치 하부에는 용기의 바닥에 해당하는 저면과 용기의 측벽면에 해당하는 측면이 구비되고, 상측은 개방되어 개구를 이루게 된다. 측면과 저면이 연결되는 부분인 모서리는 직각에 가깝게 이루어진다.

그런데, 파우치형 전지 형성 공정에서는 대개 파우치 내 공간에 전극조립체를 수용한 상태로 파우치에 전해액 주입, 초기 충방전 및 초기 충방전에서 발생하는 가스 제거가 이루어진다. 특히 전해액 주입이나 가스 제거는 진공이 인가되면서 이루어진다. 파우치가 형성되는 공간에 비해 전극조립체가 작은 것이 일반적이므로 파우치 내부 공간에 진공이 인가되면 외부 압력에 의해 파우치는 식품의 진공 포장에 사용되는 파우치와 같이 수축되는 형태를 보인다. 특히 용기형 파우치 하부의 저면과 파우치 상부는 측면에 비해 대면적이므로 외부 압력을 받을 때 저면과 파우치 상부 사이의 두께가 줄어드는 형태를 보인다.

그러나, 이러한 수축이 있어도 측면은 파우치 하부가 이루는 용기 형태의 골격이 되므로 파우치 하부의 저면 가운데 측면과 인접한 주변부 영역에서는 측면에 의해 그 두께가 유지된다. 특히 모서리는 용기형 파우치를 딥 드로잉으로 형성하면서 연신된 부분이라 기계적으로 다른 부분보다 강하고 경직된 부분을 이루므로 두께를 유지하려는 성격이 크다.

한편, 파우치 하부의 저면 가운데 중앙부분은 다른 지지수단이 없으므로 전극조립체의 두께 수준으로 두께가 줄어들게 된다. 결과적으로 측벽과 연결되는 파우치의 주변부는 두께가 유지되어 저면 중앙부분보다 돌출된 부분을 이룬다. 이런 돌출된 부분은 내측에 여유 공간을 형성하거나 접혀진 굴곡부를 형성하고, 결국 파우치형 전지의 전체 두께를 증가시키는 요인이 된다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 파우치형 이차전지에서 주변부의 두께가 중앙부분보다 더 커지는 현상을 방지할 수 있는 전지용 파우치 및 파우치형 이차전지를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지용 파우치는,

저면과 측면을 가지는 용기형 하부와, 용기형 하부의 상측에 개구를 덮는 덮개형 상부를 포함하며, 상기 모서리는 상기 저면 및 상기 측면과 수직한 단면에서 볼 때, 상기 저면과 상기 측면이 만나는 모서리의 적어도 일부에서, 챔퍼 형태나 단차진 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 챔퍼 형태나 단차진 형태는 모서리 전체에서 이루어지거나 모서리의 일부 영역에서 이루어질 수도 있다.

또한 본 발명의 전지용 파우치에서 용기형 하부는 장방형 저면과, 장방형 저면의 4개의 변과 연결되는, 2개의 서로 대향하는 장변부와 2개의 서로 대향하는 단변부를 가지는 측면, 그리고, 개구 주변에 덮개형 상부의 주변부와 함께 실링되는 실링부를 구비하여 이루어질 수 있다.

이때, 챔퍼 형태나 단차진 형태는 모서리의 전체 가운데 2개의 대향하는 단변부와 저면이 만나는 모서리 부분에 한정되어 형성될 수 있고, 반대로, 모서리의 전체 가운데 2개의 대향하는 장변부와 저면이 만나는 모서리 부분에 한정되어 형성 될 수도 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 전지는,

양극과 음극 및 상기 양극과 음극의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체와; 저면과 측면을 갖는 용기형 하부와 용기형 하부의 상측에 개구를 덮는 덮개형 상부를 포함하여 용기형 상부와 덮개형 하부의 사이에 전극조립체를 수용할 공간을 형성하며, 저면 주변부에 절곡선을 가지는 파우치를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 파우치형 전지에서, 저면은 장방형이고, 측면은 저면의 둘레를 이루는 4개의 변과 연결되는 2개의 서로 대향하는 장변부와 2개의 서로 대향하는 단변부로 이루어지고, 절곡선은 4개의 변과 평행하게 형성되어 폐곡선을 이룰 수도 있고, 저면의 두 단변과 나란히 형성되는 두 개의 평행선일 수도 있다.

본 발명의 파우치형 전지의 파우치 저면에서는 절곡선으로부터 측면으로 가면서 저면과 덮개형 상부 사이의 간격인 두께는 같거나 단속적으로 혹은 연속적으로 작아질 수 있다. 가령, 절곡선으로부터 측면으로 가면서 저면은 단차면을 이루거나 경사면을 이룰 수 있다.

상기한 실시예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전지용 파우치 및 파우치형 전지에 의해서, 파우치형 이차전지에서 주변부의 두께가 중앙부분보다 더 커지는 현상을 방지할 수 있고, 또한 파우치형 이차전지의 주변부에서 중앙부보다 전극조립체와 사이가 더 커지면서 발생하는 전극조립체의 활물질 탈락 을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 파우치를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 a-a선 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파우치(100)는 도 1 및 2를 참고하여 보면, 덮개형 상부(110) 및 상기 덮개형 상부(110)에 대응하여 일정거리 하부로 이격된 저면(124)이 형성된 용기형 하부(120)를 포함하여 이루어진다.

또한, 파우치(100)는 상기 용기형 하부(120)에 전극조립체가 삽입되도록 개방되어 형성된 개구(140) 및 상기 덮개형 상부(110)과 용기형 하부(120)가 실링된 실링부(126)와 주변부(116)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 파우치(100)는 상기 용기형 하부(120)의 저면(124)과 측면(122)을 연결하는 모서리를 따라 형성된 단차(130)를 포함한다. 상기 단차(130)는 화성공정에서 가스를 주입하는 과정에서 평면상태로 펴져서 파우치형 전지에서는 절곡선(150)으로 변형된다. 상기 절곡선(150)에 대하여는 파우치형 전지에서 더욱 상세하게 설명한다.

상기 파우치(100)를 이루는 파우치막은 통상 복수개의 층을 가지는 다층 구조로 이루어진다. 이와 같이 다층 구조 가운데 열접합층, 배리어층, 보호층의 3층 구조가 일반적이다. 상기 열접합층은 파우치막을 서로 맞대고 압착 가열할 때 융착되면서 실링을 이룰 수 있도록 파우치 내부 공간에 면하는 내층을 이루며, 통상 연 신된 폴리프로필렌(CPP) 등 폴리올레핀계 수지로 이루어진다. 상기 베리어층은 중간층으로 수 마이크로 미터 정도의 얇은 알미늄 포일로 이루어지며, 파우치 외부의 공기와 수분을 차단하는 역할을 한다. 폴리프로필렌 등으로 형성된 열접합층은 미세한 포어를 많이 가지는 다공막이므로 장기적으로 볼 때 밀폐의 역할을 하기 어려우므로, 배리어층이 내부 공간을 실질적으로 밀폐하는 역할을 한다. 상기 보호층은 파우치의 기계적 강도를 유지하고, 외관을 형성하며, 외부와의 절연 기능을 주로 하며, 대개 나일론 등으로 이루어진다.

상기 덮개형 상부(110)는 덮개부(114) 및 주변부(116)를 포함하여 이루어진다. 이때, 덮개형 상부(110)는 용기형 하부(120)의 일측에서 연장되어 상기 용기형 하부(120)에 형성된 실링부(126)의 외각 둘레에 대응하는 크기로 형성된다. 상기 덮개형 상부(110)의 주변부(116)는 상기 용기형 하부(120)에 미도시된 전극조립체가 수용된 후 상기 실링부(126)와 실링된다.

상기 용기형 하부(120)는 상기 용기형 하부(120)의 둘레를 따라 형성된 측면(122)과 상기 측면(122)의 하부에 연장되어 일체로 형성된 저면(124)과 상기 측면(122)의 상부에 상기 덮개형 상부(110)의 크기에 상응하는 크기로 형성된 실링부(126)로 이루어진다.

상기 측면(122)은 대향하는 한 쌍의 장변부(122b)(122d)의 하단부 및 이러한 한 쌍의 장변부(122b)(122d)의 양측 단부를 연결하는 대향하는 한 쌍의 단변부(122a)(122c)의 하단부와 연결된다.

상기 저면(124)은 장방형으로 형성되고, 대향하는 한 쌍의 장변 부(122b)(122d)의 하부에서 연장되고 대향하는 한 쌍의 단변부(122a)(122c)의 하부에서 연장되어 형성된다.

상기 실링부(126)의 외주면은 전술한 바와 같이, 상기 덮개형 상부(110)에 상응하는 크기로 형성되고, 실링부의 내측에는 전술한 개구(140)가 형성된다. 즉, 개구(140)의 주위를 둘러가면서 실링부(126)가 형성된다.

한편, 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 파우치(100)는 상기 저면(124)과 측면(122)을 연결하는 모서리를 따라 단차(130)가 형성된다. 다시말해, 저면(124)과 장변부(122b)(122d)가 연결되는 모서리 부분 및 저면(124)과 단변부(122a)(122c)와 연결되는 모서리 부분에 단차(130)가 형성된다.

본 실시예는 이와 같이 저면(124)과 측면(122)이 만나는 모든 모서리 부분에서 단차(130) 구조가 이루어지나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 장변부(122b)(122d)와 연결되는 모서리 부분과 단변부(122a)(122c)와 연결되는 모서리 부분 중 어느 한 쪽에만 단차 구조가 이루어지는 형태일 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 파우치를 성형하기 위한 펀치에 대하여 설명한다.

도 3은 상술한 도 1의 실시예에 따른 파우치 성형용 펀치를 도시한 것이다. 여기서, 도 3의 실시예에 따른 펀치와 도 1의 실시예에 따른 파우치가 크기 면에서 불일치되게 도시되고 있으나, 이는 도 3이 도 1의 파우치를 성형하기 위한 형태적인 측면만을 고려해 도시되었고, 실제 적용시에는 펀치와 그를 통해 성형되는 파우치의 크기가 동일한 것임은 물론이다.

도시된 바와 같이, 펀치(300)는 파우치용 기재를 향하는 하면 및 측면이 만나는 모서리 부분에 단차(310)가 형성된다. 이에 따라, 이러한 펀치(300)에 의해 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공 방식으로 성형하면, 성형된 파우치는 도 1과 같이 용기형 하부(120)의 저면(124)과 측면(122)이 만나는 모서리 부분에 단차(130)가 형성된다. 그리고, 펀치, 프레스, 성형 다이 등을 구비하는 성형 장비를 통해 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공하는 것은 통상의 기술에 해당하는 것이므로, 본 실시예에서 상세 설명은 생략하였음을 밝혀둔다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지용 파우치에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지용 파우치를 보인 사시도이고, 도 5와 도 6은 도 4의 b-b선 및 b'-b'선 단면도이다. 한편, 본 실시예에서는 이전 실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 파우치(200)는 상술한 도 1의 실시예에 따른 파우치와 마찬가지로 용기형 하부(220)와 덮개형 상부(210)를 포함하여 이루어진다. 또한, 용기형 하부(220)의 개구(240) 주변을 따라 실링부(226)가 형성되고, 이와 같은 용기형 하부(220)의 실링부(226)에 덮개형 상부(210)의 주변부(216)가 열융착됨으로써 내측에 밀폐된 수용공간이 형성된다.

단, 이전 실시예에서 저면(도1의 참조부호 124)과 측면(도1의 참조부호 122)을 연결하는 모서리에 단차부(도 2의 참조부호 130)가 형성된 것과 비교하여 본 실시예에 따른 파우치(200)는 모서리에 챔퍼부(230)가 형성된다. 다시말해, 모서리의 한 부분에서 저면(224)과 측면(222)에 모두 수직한 평면으로 자른 단면에서, 모서리는 저면(224)이 이루는 선분과 측면(222)이 이루는 선분을 연결하는 경사선을 가진다. 모서리에서 이 경사선은 저면(224)이 이루는 선분을 측면(222)쪽으로 연장한 경우의 연장선과 예각을 이룬다. 이 경사선은 파우치(200) 모서리의 챔퍼부(230)에 해당된다.

또한, 본 실시예에서는 챔퍼부(230)는 저면(224)과 측면(222)이 만나는 모서리 전체 가운데 단변부(222a)(222c)에 대응되는 모서리의 챔퍼부(230) 경사가 장변부(222b)(222d)에 대응되는 모서리의 챔퍼부(230) 경사보다 완만하게 이루어진다.

그리고, 본 실시예는 용기형 하부(220)의 저면(224)과 측면(222)이 만나는 모든 모서리 부분에 챔퍼부(230)가 형성되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 장변부와 연결되는 모서리 부분과 단변부와 연결되는 모서리 부분 중 어느 한 쪽에만 챔퍼부가 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지용 파우치를 성형하기 위한 펀치에 대하여 설명한다.

도 7은 도 4의 실시예에 따른 파우치를 성형하기 위한 펀치를 도시한 것이다. 여기서, 본 실시예에 따른 펀치와 도 4의 실시예에 도시된 파우치의 크기가 불일치하게 도시되고 있으나, 이는 도 7이 도 4의 파우치를 성형하기 위한 형태적인 측면만을 고려해 도시되었고, 실제 적용시에는 펀치와 그를 통해 성형되는 파우치의 크기가 동일한 것임은 물론이다.

도시된 바와 같이, 펀치(400)는 파우치용 기재를 향하는 하면 및 측면이 만 나는 모서리 부분에 전술한 챔퍼부(도 5의 참조부호 230)에 대응하도록 경사부(410)가 형성된다. 여기서, 경사부(410)는 펀치(400)의 모서리 부분 전체에 해당하거나, 펀치(400)의 전체 모서리 부분 중 일부 구간이 모서리 구간에 해당하는 것일 수 있다. 그리고, 이와 같이 하부의 모서리 부분에 경사부(410)가 형성된 펀치(400)에 의해 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공 방식으로 성형하면, 성형된 파우치는 도 4와 같이 용기형 하부(220)의 저면(224)과 측면(222)이 만나는 모서리 부분에 챔퍼부(230)를 형성한다. 그리고, 펀치, 프레스, 성형 다이 등을 구비하는 성형 장비를 통해 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공하는 것은 통상의 기술에 해당하는 것이므로, 본 실시예에서 상세 설명은 생략하였음을 밝혀둔다.

도 8 내지 도 10은 도 1의 실시예에 따른 파우치가 적용된 파우치형 전지의 일 실시예를 보인 것으로서, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 보인 분해사시도이고, 도 9는 도 8의 결합된 상태에 대한 c-c선 단면도이며, 도 10은 도 8 및 도 9의 실시예에 따른 파우치형 전지의 저면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 파우치형 전지(10)는 파우치(100)와 전극조립체(11)를 포함하여 이루어진다.

파우치(100)는 용기형 하부(120)와 덮개형 상부(110)를 포함하며, 용기형 하부(120)의 저면(124)과 측면(122)이 만나는 모서리 부분이 단차(130)를 가지는 형태이다. 다시 말해, 본 실시예의 파우치(100)는 상술한 도 1의 실시예에 따른 파우치와 동일한 구성이며, 따라서 본 실시예에서 파우치(100)의 구성에 대한 상세 설 명은 생략한다.

전극조립체(11)는 양극과 음극을 가지는 것으로서, 이와 같은 전극조립체(11)는 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다. 본 실시예는 이와 같은 전극조립체가 충전과 방전이 가능한 이차전지인 것을 예로 한다. 도면을 참조하면, 전극조립체(11)는 양극판(12)과 음극판(14)이 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 상태로 적층되어 권취된 형태이며, 여기서 세퍼레이터(13)는 폴리머로 형성되며, 이와 같이 폴리머로 형성된 세퍼레이터(13)는 양극판(12)과 음극판(14)의 물리적 접촉에 따른 전기적 단락을 방지하는 동시에, 양극판(12)과 음극판(14)에 적층된 양극 활물질과 음극 활물질 사이에서 리튬 이온의 이동 매체로서 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다.

또한, 도면에 양극판(12)과 음극판(14)은 단순히 판 형태로 도시하였으나, 이와 같은 양극판(12)과 음극판(14)에 대해 상세 도시는 생략하고 간략하게 기술하면, 양극판(12)은 통상 금속 재질로 이루어지는 전극집전체의 표면에 양극활물질이 코팅되어 이루어진다. 또한, 음극판(14)은 통상 금속 재질로 이루어지는 전극집전체의 표면에 음극활물질이 코팅되어 이루어진다. 그리고, 양극판(12)과 음극판(14)에 각각 전극 탭(15, 16)이 결합되는 것으로서, 한 쌍 이상의 전극 탭(15, 16)이 각각 그 일측을 양극판(12)과 음극판(14)에 전기접속한다. 여기서, 양극판(12)과 음극판(14)에는 활물질층이 도포되지 않는 무지부가 형성되고, 이러한 무지부에 전극 탭(15, 16)이 부착된다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 파우치(100)의 용기형 하부(120)에 전극 조립체(11)가 수용된 상태에서, 용기형 하부(120)의 상측에 개구(140)를 따라 형성된 실링부(126)와 덮개형 상부(110)의 주변부(116)가 열융착된다. 이에 따라, 용기형 하부(120) 내측의 수용공간은 전극조립체(11)가 수용된 상태에서 덮개형 상부(110)에 의해 밀폐된다. 여기서, 본 실시예와 같이 전극조립체(11)의 양극판(12)과 음극판(14)에 각각 전기접속된 한 쌍의 전극 탭(15, 16)은 그 일측을 파우치(100)의 외측에 인출하며, 이와 같이 파우치(100)의 외부에 인출된 각 전극 탭(15, 16)의 일측은 통상 보호회로기판의 양극 접속단자와 음극 접속단자에 각각 전기접속된다.

그리고, 이와 같이 제작된 파우치형 이차전지(10)는 충전과 방전을 수차례 반복하는 등 그 사용을 위한 화성공정을 거치게 되며, 이러한 화성공정의 충전과 방전시 발생한 가스는 흡입 과정을 통해 외부로 강제 배출된다. 이에 따라, 파우치(100)의 하부에 형성된 단차(130)가 화성공정의 가스 흡입 과정에서 수평면의 상태로 펴지고, 그 결과 파우치형 이차전지(10)의 외부케이스를 형성하는 파우치(100)의 용기형 하부(120) 저면(124)에 절곡선(150)이 형성된다. 즉, 절곡선(150)은 파우치(100)의 용기형 하부(120) 저면(124)에 형성되었던 단차(130)로 인해 남겨진 자국에 해당하며, 이와 같은 절곡선(150)은 파우치(100)의 용기형 하부(120)에 장방형 저면(124)의 4개의 변과 평행하게 형성되는 폐곡선의 형태를 이룬다.

한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지의 저면도를 보 인 것으로서, 이러한 본 실시예의 구성을 도 10과 비교하여 설명한다.

도 10의 실시예에 따른 파우치형 이차전지(10)는 그 파우치(100)가 용기형 하부(120)의 저면(124)과 측면(122)이 만나는 전체 모서리 부분에 단차(130)가 형성된 구조이고, 따라서 파우치(100)의 용기형 하부(120)에 의해 형성되는 파우치형 전지(10)의 저면에 사각 형태의 폐곡선 구조의 절곡선(150)이 형성된다. 그리고, 이와는 다른 형태인 본 실시예는, 파우치형 이차전지(20)의 파우치(100a)가 하부의 저면과 측면이 만나는 전체 모서리 부분 중 상대적으로 길이가 짧은 단변부에 단차를 형성한 구조이고, 따라서 파우치의 하부에 의해 형성되는 파우치형 전지(20)의 저면에 대향하는 한 쌍의 절곡선(150a)이 형성된다.

상기 실시예들의 전지용 파우치 및 그를 이용한 파우치형 이차전지의 구성에 의해서, 전극조립체가 수용된 파우치의 내측에 흡입력이 작용하더라도, 파우치의 용기형 하부 저면의 주변부가 중앙부에 비해 더 돌출되는 현상이 방지되거나 완화될 수 있다.

도 8 내지 도 9를 참조하여 이를 설명하면, 파우치(100)에 흡입력에 의한 수축 현상 발생시, 용기형 하부(120)의 측면은 용기 형태의 골격이 되므로 파우치(100)의 용기형 하부(120)의 저면 중에서 용기형 하부(120)의 측면(122)과 인접한 주변부 영역에서는 측면(122)에 의해 그 두께가 유지된다. 특히 용기형 하부(120)의 저면(124)과 측면(122)이 만나는 모서리는 용기형 파우치(100)를 딥 드로잉으로 형성하면서 연신된 부분이라 기계적으로 다른 부분보다 강하고 경직된 부분을 이루므로 두께를 유지하려는 성격이 크다. 이에 비하여, 파우치(100)의 용기 형 하부(120)의 저면 중에서 중앙부분은 다른 지지수단이 없으므로, 파우치(100)에 흡입력 작용시 용기형 하부(120)의 저면 중앙부는 전극조립체(11)의 두께 수준으로 두께가 줄어들게 된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 파우치(100)의 용기형 하부(120)는 그 저면(124)의 측면(122)과 만나는 모서리 부분에 단차(130) 형태의 두께를 보상할 수 있는 구조가 제공되는 것이므로, 용기형 하부(120)의 저면(124) 중 측면(122)과 연결되는 주변부가 중앙부에 비해 더 돌출되는 현상이 방지되거나 완화될 수 있다. 이는 파우치(100)의 용기형 하부(120)에 접혀진 굴곡부의 형성을 방지하는 동시에, 파우치(100)의 용기형 하부(120)에 접혀진 굴곡부가 형성되면서 전지의 전체 두께가 증가되는 현상이 방지되는 결과로도 나타난다.

또한, 이와 같이 파우치(100)의 용기형 하부(120)가 장방형의 저면(124) 형태를 기준으로 그 주변부와 중앙부의 두께가 일정하게 되므로, 전극조립체(11)의 활물질층이 파우치(100)의 길이방향 양단에서 탈락하는 현상이 방지될 수 있다. 여기서 파우치(100)의 길이방향은 젤리롤형으로 권취된 전극조립체(11)에서 전극 탭(15, 16)이 나란히 인출되는 방향을 지칭한다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따라, 용기형 하부와 덮개형 상부가 포함되는 전지용 파우치를 성형하는 방법에 있어서, 상기 용기형 하부와 덮개형 상부의 간격인 두께를 기준으로, 상기 용기형 하부의 저면 중앙과 대응되는 중앙부의 두께보다 상기 용기형 하부의 저면 둘레와 대응되는 주변부의 두께를 얇게 형성하는 전지용 파우치의 성형방법을 제공한다.

상기 용기형 하부의 저면과 측면이 만나는 모서리 부분에 챔퍼 또는 단차를 형성하여 파우치의 중앙부 두께보다 주변부 두께를 얇게 형성하는 것일 수 있다. 여기서, 하면과 측면의 연결 부분에 챔버부가 형성된 형태인 펀치로 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공하는 것에 의해, 상기 하부의 저면과 측면이 만나는 모서리 부분이 챔퍼 처리되는 것일 수 있다. 또한, 하면과 측면의 연결 부분에 단차가 있는 펀치로 파우치용 기재를 딥 드로잉 가공하는 것에 의해, 상기 하부의 저면과 측면이 만나는 모서리 부분이 단차 처리되는 것일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 파우치를 보인 사시도

도 2는 도 1의 a-a선 단면도

도 3은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 전지용 파우치의 성형에 사용되는 펀치를 보인 사시도

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지용 파우치를 보인 사시도

도 5와 도 6은 도 4의 b-b선 및 b'-b'선 단면도

도 7은 도 4 내지 도 6의 실시예에 따른 전지용 파우치의 성형에 사용되는 펀치를 보인 사시도

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 보인 분해사시도

도 9는 도 8의 결합된 상태에 대한 c-c선 단면도

도 10은 도 8 및 도 9의 실시예에 따른 파우치형 전지의 저면도

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지의 저면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 20: 이차전지 11: 전극조립체

12: 양극판 13: 세퍼레이터

14: 음극판 15, 16: 전극 탭

100, 100a, 200: 파우치 110, 210: 덮개형 상부

114: 덮개부 116: 주변부

120, 220: 용기형 하부 122, 222: 측면

122a, 122c, 222a, 222c: 단변부 122b, 122d, 222b, 222d: 장변부

124, 224: 저면 126, 226: 실링부

130, 310: 단차 230: 챔퍼부

140, 240: 개구 150, 150a, 250: 절곡선

300, 400: 펀치 410: 경사부

Claims

저면과 측면을 갖고 상측에 개구가 형성된 용기형 하부, 및

상기 용기형 하부의 상기 상측에 개구를 덮는 덮개형 상부

를 포함하며,

상기 저면 및 상기 측면과 수직한 단면에서 볼 때, 상기 저면과 상기 측면이 만나는 모서리의 적어도 일부에는 단차 또는 챔퍼부가 형성된 전지용 파우치.
제 1 항에 있어서,

상기 단차 또는 상기 챔퍼부는 상기 모서리의 전체에 형성된 전지용 파우치.
제 1 항에 있어서,

상기 저면은 장방형이고 상기 측면은 2개의 서로 대향하는 장변부 및 2개의 서로 대향하는 단변부를 포함하고, 상기 개구 주변에는 상기 덮개형 상부의 주변부와 함께 실링되는 실링부가 구비되어 이루어지는 전지용 파우치.
제 3 항에 있어서,

상기 단차 또는 상기 챔퍼부는 상기 모서리의 전체 중에서 상기 2개의 대향하는 단변부와 상기 저면이 만나는 모서리 부분에 형성되는 전지용 파우치.
제 3 항에 있어서,

상기 단차 또는 상기 챔퍼부는 상기 모서리의 전체 중에서 상기 2개의 대향하는 장변부와 상기 저면이 만나는 모서리 부분에 형성되는 전지용 파우치.
양극과 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 및

저면과 측면을 갖고 상측에 개구가 형성되어 상기 전극조립체를 수납하는 수용부가 구비된 용기형 하부 및 상기 용기형 하부의 상측에 개구를 덮는 덮개형 상부를 포함하는 파우치

를 포함하고,

상기 저면의 둘레 영역에는 절곡선이 형성된 파우치형 전지.
제 6 항에 있어서,

상기 저면은 장방형이고,

상기 측면은 상기 저면의 둘레를 이루는 4개의 변과 연결되는 2개의 서로 대향하는 장변부와 2개의 서로 대향하는 단변부로 이루어지고,

상기 절곡선은 상기 4개의 변에 따라 형성되어 폐곡선을 이루는 파우치형 전지.
제 6 항에 있어서,

상기 저면은 장방형이고,

상기 측면은 상기 저면의 둘레를 이루는 4개의 변과 연결되는 2개의 서로 대향하는 장변부와 2개의 서로 대향하는 단변부로 이루어지고,

상기 절곡선은 상기 저면의 두 단변과 나란히 형성되는 파우치형 전지.
제 6 항에 있어서,

상기 저면과 상기 덮개형 상부 사이의 간격인 두께는 상기 저면을 지나 상기 측면으로 가면서 같거나 작아지는 파우치형 전지.
제 6 항에 있어서,

상기 파우치는 상기 절곡선을 지나 상기 측면으로 가면서 단차면을 이루거나 경사면을 이루는 파우치형 전지.