JP2017532713A - 階段構造の電極組立体に対応する突出部が形成されている電池ケースを含む電池セル - Google Patents
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Abstract
本発明は、電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、２つ以上の電極又はユニットセルの平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体；及び電池ケースを含み、前記電池ケースの収納部の内面には、電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されていることを特徴とする電池セルに関する。
Description
本出願は、２０１４年０９月１９日付けの韓国特許出願第１０−２０１４−０１２５０９８号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、階段構造の電極組立体に対応する突出部が形成されている電池ケースを含む電池セルに関する。
モバイル機器に対する技術開発及び需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しており、最近は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の動力源として二次電池の使用が実現化されているため、そのような二次電池のうち、高いエネルギー密度、高い放電電圧及び出力安定性のリチウム二次電池に対する需要が高い。
リチウム二次電池は、その外形によって円筒型電池、角型電池、パウチ型電池などに大別され、電解液の形態によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されることもある。
モバイル機器の小型化に対する最近の傾向により、厚さの薄い角型電池、パウチ型電池に対する需要が増加しており、特に、形状の変形が容易であり、製造コストが低く、重量が小さいパウチ型電池への関心が高い実情である。
一般に、パウチ型電池は、樹脂層と金属層を含んで構成されたラミネートシートのパウチ型ケースの内部に、電極組立体と電解質が密封されている電池のことをいう。電池ケースに収納される電極組立体は、ジェリーロール型（巻取り型）、スタック型（積層型）、または複合型（スタック／フォールディング）の構造となっていてもよい。
前記の電極組立体は、略長方形に製造されることが一般的であり、このような電極組立体が電池ケース内に内蔵されて直方体形状のパウチ型電池セルが作製される。
しかし、最近は、スリムなタイプまたは様々なデザイントレンドにより、新しい形態の電池セルが要求されており、前記のような長方形の電極組立体の場合、デバイスの内部の空間活用度に限界があるところ、モバイル機器の形状による要求に伴い、二次電池が適用されるデバイスの形に応じて様々な形状への適用が可能な電極組立体として、一般的な長方形の構造を超え、様々な外形を有する電極組立体が開発されている。
図１には、一例として、階段構造を形成している電極組立体を含む電池セルの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）が示されている。
図１を参照すると、パウチ型二次電池１０は、パウチ型電池ケース２０の内部に、正極、負極及びこれらの間に配置される分離膜からなる電極組立体３０が、その正極及び負極タブと電気的に接続される２つの電極リード４０，４１が外部に露出するように密封されている構造となっている。
電極組立体３０は、大きさの異なる多数の電極又はユニットセル３１，３２が平面を基準として高さ方向に積層されて階段構造を形成している。
電池ケース２０は、電極組立体３０を装着できる凹状の収納部を含む下部ケース２１、及びそのような下部ケース２１の蓋であって、電極組立体３０を密封する上部ケース２２からなっている。図１には、上部ケース２２と下部ケース２１が一体に連結されている部材として示されているが、それぞれ別途の部材からなる構造も可能である。このとき、電池ケース２０の収納部は、電極組立体３０の外面形状に対応して階段状の段差２４が形成された構造となっている。
しかし、図示のように、前記電池ケースの収納部に収納されている電極組立体は、収納部に密接して収容されるように収納部の大きさに合わせて設計されるが、製造公差により、一定の大きさの間隙が生じることがあり、さらに、大きさの異なる多数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されて階段構造が形成された電極組立体の場合には、階段状の複雑な構造により、電極組立体と収納部との間隙がさらに大きくなりやすいため、安全性の問題が深刻化することがある。
これによって、従来技術の電池セルは、電池ケースの収納部と電極組立体との間の間隙によって電極組立体の遊動が発生し、外部及び内部の物理的衝撃にも電極組立体が簡単に損傷することがあるところ、階段構造の電極組立体を含む電池セルの安全性を向上させようとする要求が高まっている。
したがって、上記の問題を解決できる電池ケース及びそれを含む電池セルに対する必要性が高い実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、後述するように、電池ケースの収納部の内面に、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成される場合、別途に電池セルの内部に電極組立体を固定するための部材を追加しなくても、容易に収納部と電極組立体との間の間隙が発生することを防止できるので、電池セルの安全性が向上することを確認し、本発明を完成するに至った。
上記の目的を達成するための、本発明に係る電池セルは、
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部を含む電池ケース；及び
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体；
を含み、
前記電池ケースの収納部の内面には、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されていることを特徴とする。
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部を含む電池ケース；及び
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体；
を含み、
前記電池ケースの収納部の内面には、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されていることを特徴とする。
ここで、前記電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されているということは、前記突出部が、外部から見るとき、電池ケースの収納部の外面が内部に凹んだ形状に形成されていることを意味し得、収納部の内部から見る場合は、収納部の内面に電極組立体が位置した方向に突出している形状に形成されていることを意味する。
したがって、本発明に係る電池セルは、電池ケースの収納部の内面に、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されているところ、収納部と電極組立体との間の間隙が発生することを防止できるので、電池セルの安全性を大幅に向上させる効果を発揮する。
また、本発明に係る電池セルは、例えば、平面を基準として、階段構造の電極組立体の最下部層に積層されている電極が、相対的に平面の大きさが最も大きくてもよく、前記最下部層の電極上には、相対的に平面の大きさが小さい１つ以上の電極又はユニットセルが積層される構造であってもよい。
このように大きさの異なる多数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されて形成される階段構造の電極組立体の場合には、従来の単一層からなる電極組立体に比べて相対的に複雑な構造で形成されており、積層される電極又はユニットセルの位置を精密に形成させることが非常に難しいことがあるため、高い層に積層された相対的に平面の大きさが小さい電極又はユニットセルであるほど、収納部との間隙がさらに大きくなり得る。
したがって、一具体例において、前記突出部は、複数の電極又はユニットセルのうち相対的に平面の大きさが小さい１つ以上の電極又はユニットセルの側面に対応して位置している構造であってもよく、詳細には、前記突出部は、相対的に平面の大きさが小さい電極又はユニットセルの１つ以上の側面を加圧することによって、前記電極又はユニットセルの遊動を防止することができる。
このような突出部は、収納部の外面を外部から内部方向にプレスして形成されてもよく、詳細には、前記突出部は、角錐、角柱または半球形状であってもよく、より詳細には台形柱状であってもよい。
一具体例において、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として、電極又はユニットセルの幅が異なる構造で形成されてもよく、電極又はユニットセルの長さが異なる構造で形成されてもよく、または電極又はユニットセルの幅及び長さがいずれも異なる構造で形成されてもよい。
また、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、その厚さが同一であってもよく、異なっていてもよく、これを限定しないが、詳細には、厚さが異なっていてもよい。ここで、厚さは積層方向を基準とする。
一具体例において、前記ユニットセルは、１つ以上の正極と１つ以上の負極とが分離膜が介在した状態で積層された構造において、両面に位置した電極の種類が同一であるユニットセル、または両面に位置した電極の種類が異なるユニットセルであってもよい。具体的に、前記積層された構造において、両面に位置した電極の種類が同一であるユニットセルは、正極が両面に位置した構造、または負極が両面に位置した構造であってもよく、例えば、正極／分離膜／負極／分離膜／正極、または負極／分離膜／正極／分離膜／負極であってもよく、正極と負極の個数がさらに多い構造も可能である。積層された構造において、両面に位置した電極の種類が異なるユニットセルは、正極と負極がそれぞれ１つずつ両面に位置した構造で、例えば、正極／分離膜／負極であってもよく、正極と負極の個数がさらに多い構造も可能である。
また、前記電極又はユニットセルの形状は、特に限定されないので、平行六面体の形状であってもよく、平面視で、多角形、円形などであってもよい。また、平板状であってもよく、曲面を有する板状であってもよい。
また、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、いずれも、電極端子の形成方向を基準として、収納部の上側面、後側面、左側面及び右側面のうち少なくとも１つに接するように積層されていてもよく、これによって、突出部が形成される位置が定められる。すなわち、例えば、前記電極又はユニットセルがいずれも上側面に接して積層される場合、収納部の上側面には突出部が形成され得る。
一具体例において、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの幅が異なる構造で形成されてもよく、このとき、前記電極又はユニットセルの幅は異なるが、長さは同一であるので、前記電極又はユニットセルは、収納部の上側面及び／又は下側面に接して積層された構造で形成され得、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面に１つ以上形成されているか、または前記上側面と対向している下側面に１つ以上形成されている構造であってもよい。
他の具体例において、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの長さが異なる構造で形成されてもよく、このとき、前記電極又はユニットセルの長さは異なるが、幅は同一であるので、前記電極又はユニットセルは、収納部の上側面及び前記上側面と隣接している左右側面に接して積層された構造で形成され得、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面及び前記上側面と隣接している左右側面のいずれか１つに１つ以上形成されている構造であってもよい。
更に他の具体例において、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの幅及び長さが異なる構造で形成されてもよく、このとき、前記電極又はユニットセルの幅及び長さが異なるので、前記電極又はユニットセルは、収納部の上側面、または前記上側面及び上側面と隣接する左右側面のいずれか１つに接して積層された構造で形成され得、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面、または前記上側面及び上側面に隣接している収納部の左右側面のいずれか１つに１つ以上形成されている構造であってもよい。
このように、前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルの大きさの差が、幅及び／又は長さの差、及び電極又はユニットセルがどの位置に積層されるかによって、前記突出部が形成される位置及び形状に影響を与える。
一方、前記電池ケースは、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートからなるパウチ型ケースであってもよく、前記上部ケース及び下部ケースは、互いに連結された１単位の部材、または互いに独立した部材からなる構造で形成されてもよい。
本発明に係る電池セルは、詳細にはリチウム二次電池であってもよい。
前記リチウム二次電池は、前記電極組立体を電池ケースに収納し、リチウム塩含有非水電解液を電極組立体に含浸させることによって製造される。
本発明はまた、前記電池セルを製造する方法を提供する。
具体的に、本発明に係る電池セルの製造方法は、
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部が形成されており、前記収納部の内面に電極又はユニットセルの遊動を防止するための１つ以上の突出部が形成されている、電池ケースを製造する過程；
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体を製造する過程；及び
前記電池ケースに電極組立体を装着した状態で電解液を注入した後、電池ケースの外周面を熱融着させてシールする過程；を含むことを特徴とする。
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部が形成されており、前記収納部の内面に電極又はユニットセルの遊動を防止するための１つ以上の突出部が形成されている、電池ケースを製造する過程；
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体を製造する過程；及び
前記電池ケースに電極組立体を装着した状態で電解液を注入した後、電池ケースの外周面を熱融着させてシールする過程；を含むことを特徴とする。
詳細には、前記電池ケースを製造する過程は、
（ａ）成形モールドを準備するステップ；
（ｂ）前記成形モールドの上面にパウチフィルムを配置させるステップ；
（ｃ）前記成形モールドと互いに対応する形状を有する成形ジグを準備するステップ；及び
（ｄ）前記成形ジグで前記パウチフィルムを圧着することによって、前記電極組立体の収納部、及び前記収納部の内面に形成される１つ以上の突出部を形成させるステップ；を含むことができる。
（ａ）成形モールドを準備するステップ；
（ｂ）前記成形モールドの上面にパウチフィルムを配置させるステップ；
（ｃ）前記成形モールドと互いに対応する形状を有する成形ジグを準備するステップ；及び
（ｄ）前記成形ジグで前記パウチフィルムを圧着することによって、前記電極組立体の収納部、及び前記収納部の内面に形成される１つ以上の突出部を形成させるステップ；を含むことができる。
一具体例において、前記突出部は、複数の電極又はユニットセルのうち相対的に平面の大きさが小さい１つ以上の電極又はユニットセルの側面と対応する位置に形成されていてもよい。
本発明はまた、前記電池セルを単位電池とすることを特徴とする電池パック、及び前記電池パックを電源として含んでいるデバイスを提供する。
前記デバイスは、スマートフォン、携帯電話、ノートパソコン、タブレットＰＣ、ウェアラブルデバイス電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵用システムから選択されるいずれか１つであってもよい。
以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図２には、本発明の一実施例に係る電池セルの平面図（ａ）、Ａ−Ａ’の側断面図（ｂ）及び正面図（ｃ）が模式的に示されている。
図２を参照すると、本発明に係る電池セル１００の電池ケース１２０は、上部ケース１２５及び下部ケース１２７からなっており、下部ケース１２７には電極組立体１１０の装着のための収納部１３０が形成されている。
また、電極組立体１１０は、電極端子１４０の形成方向を基準として長さＤ１，Ｄ２が互いに異なる２つの電極又はユニットセル１１１，１１２が、平面を基準として高さ方向に積層されて階段構造を形成しており、このとき、階段構造の電極組立体１１０の最下部層に積層されている電極１１１は、相対的に平面の大きさが最も大きく、このような電極１１１上には、相対的に平面の大きさが小さい電極又はユニットセル１１２が積層されている構造となっている。
このような電極組立体１１０は、電池ケース１２０の収納部１３０に装着されて電池ケース１２０によって密封されており、２つの電極端子１４１，１４２は、電極又はユニットセル１１１，１１２の正極及び負極タブと電気的に接続されて外部に露出している。
また、電池ケース１２０は、上部ケース１２５及び下部ケース１２７が密封された状態のシーリング部１２１が形成されており、収納部１３０は、階段構造の電極組立体１１０の外面形状に対応するように階段構造の段差が形成されている。
また、平面の大きさが互いに異なる電極又はユニットセル１１１，１１２は、電極端子１４０の形成方向を基準として電極又はユニットセル１１１，１１２の長さＤ１，Ｄ２が異なる構造で形成されており、電極又はユニットセル１１１，１１２は、収納部の上側面１２６及び左右側面１２７，１２８に接して積層されている。
このとき、電池ケースの収納部１３０の内面には、電極又はユニットセル１１１，１１２の遊動を防止するために電極組立体１１０側に突出している突出部１７０，１７１，１７２が形成されている。
このような突出部１７０，１７１，１７２は、正面図（ｃ）で見ると、電池ケースの収納部１３０の外面が内部に凹んでいる台形柱状に形成されており、側断面図（ｂ）で見ると、収納部の内面に電極組立体１１０が位置した方向に突出する台形柱状に形成されている。
また、突出部１７０，１７１，１７２は、電極又はユニットセル１１１，１１２のうち相対的に平面の大きさが小さい電極又はユニットセル１１２の側面に対応して位置しており、このような突出部１７０，１７１，１７２は、電極又はユニットセル１１２の側面を加圧することによって電極又はユニットセル１１２の遊動を防止することができる。
一方、図３乃至図５には、本発明の他の実施例に係る電池セルの平面図が模式的に示されている。
まず、図３を参照すると、図３の電池セル２００は、平面の大きさが互いに異なる電極又はユニットセル２１１，２１２を電池ケース２２０の収納部２３０に収容しており、このような平面の大きさが互いに異なる電極又はユニットセル２１１，２１２は、電極端子２４０の形成方向を基準として電極又はユニットセル２１１，２１２の幅Ｗ１，Ｗ２の大きさが互いに異なる構造で形成されている。すなわち、積層方向を基準として最下層の電極又はユニットセル２１１の幅の大きさＷ１は、電極２１２の幅の大きさＷ２よりも相対的に大きく形成されており、このような電極２１１，２１２は、収納部２３０の上側面２２６及び下側面２２９に接するように積層されており、それぞれの突出部２７０，２７１は、収納部の上側面２２６と下側面２２９に形成されており、電極又はユニットセル２１２の側面と対応する位置に形成されているので、電極又はユニットセル２１２の遊動を防止することができる。
図４を参照すると、図４の電池セル３００は、平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセル３１１，３１２，３１３を電池ケース３２０の収納部３３０に収容しており、このような電極又はユニットセル３１１，３１２，３１３は、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセル３１１，３１２，３１３の幅Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５及び長さＤ５，Ｄ６，Ｄ７が互いに異なる構造で形成されている。電極又はユニットセル３１１，３１２，３１３は、収納部の上側面３２６と接して積層されている。このとき、突出部３７０，３７１，３７２は、収納部の上側面３２６に形成されており、そのうち突出部３７１は、積層方向を基準として最上層に積層された電極又はユニットセル３１３の側面に対応して位置しており、突出部３７０，３７２は、中間層に積層された電極又はユニットセル３１２の側面と対応する位置に形成されているので、電極又はユニットセル３１２，３１３の遊動を防止することができる。
図５を参照すると、図４の電池セル３００と同様に、図５の電池セル４００は、平面の大きさが互いに異なる電極又はユニットセル４１１，４１２，４１３を電池ケース４２０の収納部４３０に収容しており、このような電極又はユニットセル４１１，４１２，４１３は、電極端子４４０の形成方向を基準として幅Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８及び長さＤ８，Ｄ９，Ｄ１０が互いに異なる構造で形成されている。このとき、電極又はユニットセル４１１，４１２，４１３は、収納部４３０の上側面４２６及び右側面４２８に接して積層されており、それぞれの突出部４７０，４７１は、収納部４３０の上側面４２６及び右側面４２８に形成されており、そのうち突出部４７０は、積層方向を基準として最上層に積層された電極又はユニットセル４１３の上側面に対応する位置に形成されており、突出部４７１は、中間層に積層された電極又はユニットセル４１２の右側面と対応する位置に形成されているので、電極又はユニットセル４１２，４１３の遊動を防止することができる。
このように、本発明に係る電池セルは、平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルの幅及び／又は長さの大きさの差、及び前記大きさの差の類型以外に、電極又はユニットセルがどの位置に積層されるかによって、前記突出部が形成される形状及び位置に影響を与える。
以上で説明したように、本発明に係る電池セルは、電池ケースの収納部の内面に、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している突出部が形成されているところ、収納部と電極組立体との間の間隙が発生することを防止できるので、電池セルの安全性を大幅に向上させる効果を発揮する。
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
以上で説明したように、本発明に係る電池セルは、電池ケースの収納部の内面に、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために電極組立体側に突出している突出部が形成されているところ、別途に電池セルの内部に電極組立体を固定するための部材を追加しなくても、収納部と電極組立体との間の間隙が発生することを防止できるので、外部の衝撃からの電池セルの安全性を大幅に向上させる効果がある。
１０ パウチ型二次電池
２０ パウチ型電池ケース（電池ケース）
２１ 下部ケース
２２ 上部ケース
２４ 段差
３０ 電極組立体
３１ ユニットセル
３２ ユニットセル
４０ 電極リード
４１ 電極リード
１００ 電池セル
１１０ 電極組立体
１１１ 電極又はユニットセル
１１２ 電極又はユニットセル
１２０ 電池ケース
１２１ シーリング部
１２５ 上部ケース
１２７ 下部ケース
１３０ 収納部
１４０ 電極端子
１４１ 電極端子
１４２ 電極端子
１７０ 突出部
１７１ 突出部
１７２ 突出部
２００ 電池セル
２１１ 電極又はユニットセル
２１２ 電極又はユニットセル
２２０ 電池ケース
２３０ 収納部
２４０ 電極端子
２７０ 突出部
２７１ 突出部
３００ 電池セル
３１１ ユニットセル
３１２ ユニットセル
３１３ ユニットセル
３２０ 電池ケース
３３０ 収納部
３７０ 突出部
３７１ 突出部
３７２ 突出部
４００ 電池セル
４１１ ユニットセル
４１２ ユニットセル
４１３ ユニットセル
４２０ 電池ケース
４３０ 収納部
４４０ 電極端子
４７０ 突出部
４７１ 突出部
２０ パウチ型電池ケース（電池ケース）
２１ 下部ケース
２２ 上部ケース
２４ 段差
３０ 電極組立体
３１ ユニットセル
３２ ユニットセル
４０ 電極リード
４１ 電極リード
１００ 電池セル
１１０ 電極組立体
１１１ 電極又はユニットセル
１１２ 電極又はユニットセル
１２０ 電池ケース
１２１ シーリング部
１２５ 上部ケース
１２７ 下部ケース
１３０ 収納部
１４０ 電極端子
１４１ 電極端子
１４２ 電極端子
１７０ 突出部
１７１ 突出部
１７２ 突出部
２００ 電池セル
２１１ 電極又はユニットセル
２１２ 電極又はユニットセル
２２０ 電池ケース
２３０ 収納部
２４０ 電極端子
２７０ 突出部
２７１ 突出部
３００ 電池セル
３１１ ユニットセル
３１２ ユニットセル
３１３ ユニットセル
３２０ 電池ケース
３３０ 収納部
３７０ 突出部
３７１ 突出部
３７２ 突出部
４００ 電池セル
４１１ ユニットセル
４１２ ユニットセル
４１３ ユニットセル
４２０ 電池ケース
４３０ 収納部
４４０ 電極端子
４７０ 突出部
４７１ 突出部
Claims (21)
- 正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部を含む、電池ケースと、
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体と
を含み、
前記電池ケースの収納部の内面には、１つ以上の電極又はユニットセルの遊動を防止するために、電極組立体側に突出している１つ以上の突出部が形成されていることを特徴とする、電池セル。 - 前記突出部は、複数の電極又はユニットセルのうち相対的に平面の大きさが小さい１つ以上の電極又はユニットセルの側面に対応して位置することを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記突出部は、相対的に平面の大きさが小さい電極又はユニットセルの１つ以上の側面を加圧することによって前記電極又はユニットセルの遊動を防止することを特徴とする、請求項２に記載の電池セル。
- 前記突出部は、収納部の外面を外部から内部方向にプレスして形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記突出部は、角錐、角柱または半球状であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記突出部は台形柱状であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの幅及び／又は長さが異なることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、積層方向を基準として厚さが異なることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記ユニットセルは、１つ以上の正極と１つ以上の負極とが分離膜が介在した状態で積層された構造において、両面に位置した電極の種類が同一であるユニットセル、または両面に位置した電極の種類が異なるユニットセルであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの幅が異なり、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面に１つ以上形成されているか、または前記上側面と対向している下側面に１つ以上形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの長さが異なり、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面及び前記上側面と隣接している収納部の左右側面のいずれか１つに１つ以上形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記平面の大きさが互いに異なる２つ以上の電極又はユニットセルは、電極端子の形成方向を基準として電極又はユニットセルの幅及び長さが異なり、前記突出部は、平面視で、電極端子が形成されている収納部の上側面、または前記上側面及び上側面に隣接する収納部の左右側面のいずれか１つに１つ以上形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記電池ケースは、樹脂層と金属層を含んで構成されたラミネートシートからなるパウチ型ケースであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記上部ケース及び下部ケースは、互いに連結された１単位の部材、または互いに独立した部材からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 前記電池セルはリチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
- 請求項１に記載の電池セルの製造方法であって、
上部ケース及び下部ケースからなっており、前記上部ケース及び／又は前記下部ケースに電極組立体の装着のための収納部が形成されており、前記収納部の内面に電極又はユニットセルの遊動を防止するための１つ以上の突出部が形成されている、電池ケースを製造する過程と、
複数の電極又はユニットセルが平面を基準として高さ方向に積層されており、そのうち少なくとも２つ以上の電極又はユニットセルは平面の大きさが互いに異なり、階段構造を形成している、電極組立体を製造する過程と、
前記電池ケースに電極組立体を装着した状態で電解液を注入した後、電池ケースの外周面を熱融着させてシールする過程と
を含むことを特徴とする、電池セルの製造方法。 - 前記電池ケースを製造する過程は、
（ａ）成形モールドを準備するステップと、
（ｂ）前記成形モールドの上面にパウチフィルムを配置させるステップと、
（ｃ）前記成形モールドと互いに対応する形状を有する成形ジグを準備するステップと、
（ｄ）前記成形ジグで前記パウチフィルムを圧着することによって、前記電極組立体の収納部、及び前記収納部の内面に形成される１つ以上の突出部を形成させるステップと
を含んでいることを特徴とする、請求項１６に記載の電池セルの製造方法。 - 前記突出部を、複数の電極又はユニットセルのうち相対的に平面の大きさが小さい１つ以上の電極又はユニットセルの側面と対応する位置に形成することを特徴とする、請求項１６に記載の電池セルの製造方法。
- 請求項１乃至１５のいずれかに記載の電池セルを単位電池とすることを特徴とする、電池パック。
- 請求項１９に記載の電池パックを電源として含んでいることを特徴とする、デバイス。
- 前記デバイスは、スマートフォン、携帯電話、ノートパソコン、タブレットＰＣ、ウェアラブルデバイス電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵用システムから選択されることを特徴とする、請求項２０に記載のデバイス。
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