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KR100884474B1 - 파우치형 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

파우치형 이차 전지 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR100884474B1
KR100884474B1 KR1020070032472A KR20070032472A KR100884474B1 KR 100884474 B1 KR100884474 B1 KR 100884474B1 KR 1020070032472 A KR1020070032472 A KR 1020070032472A KR 20070032472 A KR20070032472 A KR 20070032472A KR 100884474 B1 KR100884474 B1 KR 100884474B1
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secondary battery
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 파우치형 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극탭의 외부면에 수지층이 부착된 전극조립체와 상기 전극조립체를 수용하며 일 단에 실링부가 형성된 상하부 파우치가 포함되어 구성되는 파우치형 이차 전지에 있어서, 상기 수지층은 상기 실링부 내면에 위치되어 가열 가압에 의해 실링되되 상기 실링부 외부로 그 노출이 방지되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 수지층을 종래의 실링부 외부로 노출시키며 실링하는 것과 달리 실링부 내면에서 실링하여 전지의 종방향의 길이를 감소시킴으로써 전지 용량을 향상시키는 효과가 있다.
실링부, 수지층, 절개홈부, 내면 실링

Description

파우치형 이차 전지 및 그 제조 방법{POUCH TYPE RECHARGEABLE BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 일 사시도.
도 2a은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 일 정면도.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 다른 정면도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 완성 전후의 종단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하부 파우치의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법의 흐름도.
도 6는 종래의 파우치형 이차 전지의 정면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 전극조립체 11: 양극판
13: 음극판 15: 세퍼레이터
17: 양극탭 19: 음극탭
20a, 20b, 25a,25b, 27a: 수지층 30: 파우치 상부
40: 파우치 하부 57,59: 절곡선
55,150,250,350: 실링부
100,200,300: 파우치 90:파우치막
60a,60b: 절개홈부 70: 금속 포일층
80a,80b: 절연층 S10: 전극조립체 제조 단계
S20: 정렬 단계
S30: 실링 단계 S40: 전극탭 노출 단계
S50: 파우치 밀봉 단계
본 발명은 파우치형 이차 전지(pouch type rechargeable battery)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체를 수용하는 데 있어 외장 케이스로 파우치를 사용하는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상일 수 있다. 리튬 이차 전지를 전해질의 종류에 따라 구분해 보면, 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지, 그리고 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 비교할 때 리튬 이온 폴리머 전지의 경우 전해액의 누출 문제가 없다. 따라서, 리튬 이온 폴리머 전지는 금속 포일 과 이 포일의 상하면을 덮는 하나 이상의 폴리머 막으로 구성된 다층막 파우치를 리튬 이온 전지의 금속 캔 대신 사용할 수 있다.
파우치를 사용할 경우에는 금속 캔을 사용할 때보다 전지의 무게를 줄일 수 있고, 두께를 얇게 할 수 있으며, 형태를 비교적 자유롭게 변경할 수 있다.
통상적으로 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 파우치는 열접착성을 가져 실링재 역할을 하는 열접착층인 폴리올레핀계 수지층(polyolepin layer), 기계적 강도를 유지하는 알루미늄 등의 금속 포일층 및 보호층으로 작용하는 나일론층(nylon layer)이 순차적으로 적층된 다층막 구조로 구성되어 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.
파우치형 리튬 이차 전지의 일반적 형성 방법의 한 예를 살펴보면, 직방형인 파우치막의 중간을 접철하여 파우치의 상부 및 하부를 이룬다. 파우치 하부에는 프레스가공 등을 통해 전극 조립체가 수용될 수 있는 드로잉부가 형성된다. 상기 드로잉부를 형성하면 이후 공정에서 전극 조립체를 용이하게 설치할 수 있다. 드로잉부를 중심으로 파우치의 주변 가장자리부는 플랜지 형태가 되며, 이후 실링 공정에서 가장자리부는 실링부를 형성한다. 실링부는 접어서 정리할 수 있으므로 파우치가 콤팩트하게 형성될 수 있다.
통상의 전극조립체는 양극판, 세퍼레이터1, 음극판, 세퍼레이터2의 순서로 적층된 다층막을 와형으로 권취하여 젤리 롤(Jelly Roll)로 형성한다. 형성된 젤리 롤은 파우치 하부의 드로잉부에 놓여진다. 파우치 상부 및 하부의 가장자리부를 밀착시킨 상태로 플랜지 형태의 가장자리부에 가열 가압으로 실링하여 파우치를 밀 봉함으로써 베어 셀 전지를 형성한다.
전극조립체의 양극판과 음극판을 파우치 외부와 전기적으로 연결하기 위해 양극판 및 음극판의 일 측에는 전극탭이 형성된다. 이들 전극탭은 젤리 롤이 권취되는 방향과 수직방향으로 젤리 롤에서 돌출되도록 형성되고, 밀봉된 파우치의 한 변을 통과하여 인출된다.
파우치 밀봉이 이루어져 형성된 베어 셀에 보호 회로 모듈(PCM:Protecting Circuit Moudule)이나 양성온도소자(PTC:Positive Temperature Coefficient) 같은 부속품 혹은 구조체가 부착되어 코어 셀(Core Cell)이 형성된다. 코어 셀을 하드 케이스에 내장하여 결합시키면 하드 팩 전지가 완성된다.
한편, 파우치의 가장자리의 단부에는 파우치막 중간층을 이루는 금속 포일이 드러나 있다. 따라서, 파우치형 베어셀에 보호회로 기판이 결합되면 보호회로기판의 도전부는 드러난 금속 포일과 전기적으로 접속될 가능성이 크다. 보호회로기판의 도전부가 직접 혹은 간접으로 베어셀의 전극과 연결된 상태에 있다면, 전극과 파우치막의 금속 포일이 전기적으로 접속될 가능성이 커진다.
그리고, 파우치막의 금속 포일과 전극이 전기적으로 접속되면 전기 화학 작용에 의해 알미늄 등으로 이루어지는 파우치막의 금속 포일에 부식을 일으킬 수 있다. 특히, 파우치에서 전극탭 주변에 전해질 성분이나, 습기가 존재하는 환경에서는 금속 포일의 부식이 가속화될 수 있다.
수분과 산소의 베리어(Barrier)로 작용하는 금속 포일이 계속 부식되면 파우치막의 폴리머층 만으로는 수분과 산소의 유입을 충분한 정도로 막을 수 없다. 외 부 수분이나 산소가 유입되면 파우치에 스웰링 등 이상 현상이 발생하여 전지의 폐기, 성능 열화와 수명 단축을 초래한다.
파우치 밀봉 과정에서 파우치 내면의 CPP 등 폴리머층과 전극탭을 이루는 금속 사이의 접착을 강화하기 위해 폴리머층 표면에 특정 성분을 함유시키거나, 전극탭과 파우치의 금속 포일 사이의 단락을 방지하기 위해 상기 전극탭에 절연 테이프와 같은 수지 절연층이 부착될 수도 있다.
상기 전극탭(117, 119)에 절연 테이프(120a, 120b)가 부착된 종래의 파우치형 이차 전지는 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(120a, 120b)의 일 부분은 상기 파우치(300)의 일 단에 형성된 실링부(350) 내에서 가열 가압에 의해 실링되며, 타 부분은 실링부(350) 외부로 노출된다. 이처럼 상기 절연 테이프(120a, 120b)가 실링부(350) 외부로 노출되면 파우치(300) 전단(fornt end:305)에 맞추어 전극탭(117,119)을 절곡하여 보호회로 기판(미도시) 등과 연결할 때 전극탭(117,119)이 파우치 전단(305)의 노출된 금속 포일과 닿아 전기적으로 연결되는 현상이 방지될 수 있다.
그러나, 이런 과정에서 전극탭을 절곡할 때 전극탭은 파우치 전단에 정확히 맞추어져 절곡되지 않고 절연 테이프(120a, 120b)의 영향으로 절연 테이프(120a, 120b) 전단에서 절곡된다. 따라서 파우치(300)의 전단(305)부터 절연 테이프(120a, 120b)의 전단까지에 해당하는 길이만큼 파우치형 이차 전지의 길이가 길어진다.
이러한 길이의 증가는 결과적으로 파우치 전지의 부피 혹은 면적 대비 전기 용량(충방전 용량)을 감소시키는 문제점이 있다. 따라서, 파우치형 이차 전지에서 파우치 전단과 후단 사이의 길이를 줄여 공간 활용도 및 전기 용량을 높을 수 있는 방안이 요청된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 전극탭에 부착된 수지층에 의해 파우치형 이차전지가 길어지는 문제를 해소할 수 있는 구조를 가지고, 면적 혹은 부피 대비 전기 용량을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지는 전극탭의 일부 영역 표면에 수지층이 형성된 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하며 일단에는 실링부가 형성되고 상기 실링부를 통하여 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 이루어지는 파우치를 구비하며, 상기 수지층은 상기 전극탭을 가로지르며 동시에 상기 파우치 전단(front end)을 지나는 직선을 넘어서지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 실링부의 상기 수지층과 대응된 구간(영역)에는 상기 수지층 일부가 외부로 드러나도록 절개홈부가 형성될 수 있다. 절개홈부는 파우치 일단의 외곽선이 상기 직선에서 이격되어 오목하게 형성된 부분이다. 이때, 절개홈부가 상기 직선에서 이격된 폭은 상기 수지층의 드러난 일부의 폭보다 크게 형성되도록 한다.
상기 실링부는 파우치막의 일단이 절곡선을 기준으로 파우치 내측(내부공간) 으로 접혀들어간 상태에서 접혀들어간 파우치막 부분의 마주보는 면, 즉, 파우치 상부와 파우치 하부의 마주보는 외면이 실링되어 이루어질 수 있다. 이때 접힌 부분의 경계가 되는 절곡선은 실링부의 전단 혹은 파우치의 전단을 이루게 된다.
파우치막은 기재를 이루는 금속 포일층과 금속 포일층 상면 및 하면을 덮는 절연층을 구비하는 층구조를 형성할 수 있다. 이때, 금속 포일층을 덮는 절연층은 90℃ 이상 160℃ 이하의 녹는점(Melting Point)을 가지는 재질로 이루어질 수 있고, 상면을 덮는 절연층과 하면을 덮는 절연층이 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 가령, 폴리올레핀계 수지인 CPP(Casted Polypropylene)로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법은 전극탭 표면 일부 영역에 수지층이 형성된 전극조립체를 제조하는 전극조립체 제조단계; 수지층으로 덮인 전극탭 부분의 상부 및 하부에 파우치 상부 및 파우치 하부의 일 단(향후 실링부가 될 부분)을 위치시키되 파우치 상부 및 파우치 하부를 상기 수지층이 형성된 위치를 기준으로 상기 전극조립체의 반대방향에 위치시키는 정렬 단계; 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부의 일단을 가열하여 실링부를 형성하는 실링단계; 상기 파우치 상부 및 파우치 하부를 상기 실링부를 축으로 상기 전극조립체의 방향으로 절곡시켜 상기 전극탭의 단부가 드러나고 상기 전극조립체가 상기 파우치 상부 및 파우치 하부에 의해 덮히도록 하는 전극탭 노출단계; 및 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부의 열려진 주변부를 실링하는 파우치 밀봉단계를 포함한다.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이 차 전지를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 바람직한 실시예는 전극조립체(10)와, 상기 전극조립체(10)를 내부에 수용하며 밀봉되는 파우치 상부(30) 및 파우치 하부(40)를 가지는 파우치가 포함되어 구성된다.
상기 전극조립체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상세하게 도시되지 않았지만, 금속 그리드나 박막으로 이루어진 집전체에 전극 활물질이 충전되거나 코팅되어 형성된 양극판(11)과 음극판(13) 및 양극판(11)과 음극판(13) 사이에 개재된 세퍼레이터(15)가 통상 적층된 상태에서 다시 권취되어 젤리롤 구조로 형성된다.
양극판(11)의 일 측에는 외부와의 전기 접속을 위한 전극탭으로서 양극탭(17)이 설치되며, 또한, 음극판(13)의 일 측에는 전극탭으로서 음극탭(19)이 설치된다. 이때, 양극탭(17)과 음극탭(19)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다.
양극탭(17) 및 음극탭(19)의 일부 구간(영역) 표면에 수지층(20)이 형성되어 있다. 수지층(20)은 이후 공정에서 파우치 일 단에 형성되는 실링부에서 전극탭과 파우치 상부 및 하부(30,40)의, 전극탭과 접하는 융착면 사이에 개재되어 접극탭과 파우치 사이의 결합력을 향상시켜 파우치 밀봉 정도를 높이는 역할을 할 수 있다. 또한, 수지층(20)은 파우치의 실링부에서 금속 포일층과 전극탭 사이의 전기적 접촉을 예방한다. 이때, 수지층(20)은 열접착성의 절연 테이프로 이루어질 수 있다.
파우치 상부(30) 및 파우치 하부(40)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 파우치(100) 일 단에서 가열 가압에 의해 실링되어 실링부(150)를 이룬다. 이때, 두 전극탭(17,19)이 실링부(150)를 통해 파우치(100) 외부로 인출된다. 파우치를 이루는 파우치막(90)은 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 포일층(70) 상하면에 절연층(80a,80b)이 각각 형성되어 3개의 층으로 이루어진다.
이때, 금속 포일층(70)은 알미늄 또는 알미늄 합금 재질로 이루어지고, 절연층(80a,80b)은 동일 재질로, 가령, 폴리올레핀계 수지인 CPP(Casted Polypropylene)로 이루어진다. 절연층(80a,80b)은 실링을 용이하게 하도록 90℃ 이상 160℃ 이하의 녹는점(Melting Point)을 가지는 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
파우치막은 세부적으로 더 많은 기능층들로 형성될 수 있고, 금속 포일층 상면과 하면의 절연층은 물론 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 가령, 파우치의 내부 공간에 면하는 층은 CPP로 이루어지고, 외부에 드러나는 층은 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산의 공중합체 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 물질층으로 이루어진다.
본 실시예에서는 실링을 위한 가열, 가압이 이루어질 때, 실링부(150)에서 파우치막의 하면 절연층 혹은 내측 절연층(80b)은 녹는점 온도 이상으로 가열 가압된다. 실링부(150)의 내측 절연층(80b)이나 수지층(20a, 20b) 일부가 녹아 파우치(100) 외측으로 흘러나오고 직선 A가 지나는 파우치 전단의 파우치막 단면(이하 전단면이라 한다)을 커버하면서 굳어 파우치 전단면에 노출된 금속 포일층(70)을 커버하는 절연막의 역할을 할 수 있다. 그러므로, 전극탭(17,19)이 파우치의 전단에서 절곡되는 경우에도 파우치 전단면의 금속 포일층은 절연막으로 커버되어 상기 전극탭(17,19)과 금속 포일층(70)의 전기적 접촉은 방지될 수 있다.
이때, 수지층(20a, 20b)은 파우치의 실링부를 형성하는 실링 단계에서 수지층(20a, 20b) 전단이, 상기 파우치 전단 혹은 실링부(150)의 전단을 지나며 전극탭을 대략 수직으로 가로지르는 직선(A)을 넘지 않도록 정렬된다. 따라서, 수지층(20a, 20b)이 파우치 외부로 노출되는 것이 방지된다. 수지층(20a, 20b)은 실링 단계에서 압력을 받아 제 위치에서 밀려나올 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 수지층(20a, 20b)이 파우치(100) 외부로 노출되지 않도록 전극탭(17,19)이 파우치(100)에서 인출되는 방향인 전후방향을 기준으로 할 때 실링부(150)의 폭 보다 작은 폭으로 실링부(150) 영역에 설치될 수 있다.
실링 단계에서는 실링부 가열 가압에 적용되는 온도 및 압력 조건을 고려하여 각 조건별로 수지층(20a, 20b) 위치나 실링부(150)의 최적화된 폭의 수치가 결정될 수 있다. 역으로, 수지층(20a, 20b)이 실링부(150) 전단에서 파우치 영역 밖으로 빠져 나오지 않도록 온도 및 압력이 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파우치(200)의 실링부(250)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 수지층(25a,25b)과 대응하는 실링부 부분(D3)에 상기 실링부(250)의 전단쪽 외곽선이 굴곡을 이루도록 형성된 절개홈부(60a,60b)가 형성된다. 절개홈부에서 전극탭(17,19)에는 수지층(25a,25b) 일부가 덮여 있다. 전극탭(17,19)이 보회회로기판과 접속되기 위해 파우치 전단을 지나는 가상의 직선(A')을 기준으로 절곡되는 경우에도 절개홈부(60a,60b)와 외부로 드러난 수지층(25a,25b) 일부는 전극탭(17,19)과 파우치막의 금속 포일층 간의 접촉을 방지한다.
수지층(25a,25b)의 외부로 드러난 일부를 제외한 다른 부분은 절개홈부(60a,60b) 하부의 실링부(250) 영역에도 존재한다. 이때, 절개홈부(60a,60b)는 그 세로폭(D1)이 상기 절개홈부(60)에 노출되는 수지층(20a, 20b)의 세로폭(D2) 보다 크게 형성되어 실링 후 상기 수지층(25a, 25b)이 실링부(250) 전단을 지나는 가상의 직선(A')을 넘어 외측으로 돌출되지 않도록 한다.
한편, 도3a 및 도3b를 참조하면, 파우치는 최초에 상부와 하부로 나누어진 상태이다. 파우치의 분리된 상부 및 하부(130,140)는 일차 실링부(55) 영역에 해당하는 파우치 상부 및 하부의 일 단부가, 전극탭(17)의 상하 표면을 덮는 수지층(27a)의 상하에 겹쳐지게 놓인다. 이때, 일 단부의 끝단(Edge)이 수지층(27a)이 덮인 전극탭 구간의 중간에 올 수도 있다.
이때 수지층(27a)은 파우치막의 외측 절연층(도4의 80a에 해당)에 접한 채 실링된다. 그리고, 파우치의 상부 및 하부(130,140)는 각각 절곡선(57,59)을 기준으로 절곡되어 혹은 일차 실링부(55)를 축으로 절곡되어 전극탭(17)의 단부를 드러낸다. 이때 외부에 노출되어 있던 전극조립체(10)는 파우치 상부 및 하부(130,140)로 덮인다. 이어서, 파우치의 상부 및 하부(130',140')의 열린 주변부(가장자리부)가 실링되어 이차 실링부(57)를 형성하고, 이로써 밀폐된 파우치형 베어셀이 형성된다.
이상의 실시예에서 파우치형 베어셀에서 외면에는 파우치막의 외측 절연층(80a)이 드러나게 된다. 일차 실링부(55)가 형성되는 쪽을 전방으로 이차 실링부(57)가 형성되는 쪽을 후방으로 볼 때 절곡선(57,59)은 파우치형 베어셀을 구성 하는 파우치의 전단(front end)을 이루며, 이 절곡선(57,59)은 수지층(27a)의 전단보다 더 전방에 위치한다. 따라서 실시예의 파우치형 베어셀을 위에서 아래 방향으로 보면 수지층(27a)은 일차 실링부(55) 영역에 포함된다. 따라서, 파우치 상부(130') 및 하부(140')의 절곡선(57,59)을 기준으로 전극탭(17)을 절곡하는 경우에도 수지층(27a)으로 인해 전극탭(17)의 실제 절곡부가 절곡선(57,59)보다 더 전단에 형성되어 파우치형 이차 전지의 길이가 불필요하게 길어지는 것이 방지될 수 있다.
또한, 이런 실시예에서는 파우치막의 단부는 수지층(27a)과 겹쳐있고, 절곡선(55,59) 부분에서는 전극탭(17)은 절곡될 때 파우치막의 외측 절연층(80a)만 접하게 되므로 전극탭(17)과 파우치의 금속 포일층이 만나는 경우는 없게 된다.
도3a 및 도3b에서는 파우치가 상부(130)와 하부(140)로 나누어진 상태를 나타내지만 파우치는 나누어진 형태가 아니고 튜브 형태를 가질 수도 있다. 이때에는 상하부가 절곡선을 기준으로 절곡되는 대신에 튜브의 내측이 뒤집어져 외측을 이루는 형태가 될 것이다. 그리고, 일차 실링부는 파우치를 이룰 튜브의 일단에 형성 되고, 이차 실링부는 튜브의 다른 일단에 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 제조 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 전극조립체 제조 단계(S10)와, 정렬단계(S20)와, 실링 단계(S30)와, 전극탭 노출 단계(S40) 및 파우치 밀봉 단계(S50)가 포함되어 구성된다.
상기 전극조립체 제조 단계(S10)에서는 전극 활물질을 코팅하여 제조한 양극판(11)과 음극판(13) 사이에 세퍼레이터(15)를 개재하여 적층한 후 와형으로 권취하여 형성한다. 이때, 상기 세퍼레이터(15)는 상기 양극판(11)과 음극판(13)의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동만을 가능하게 한다.
또한, 상기 양극판(11) 및 음극판(13)에서 양극탭(17) 및 음극탭을 각각 인출하며, 상기 양극탭(17) 및 음극탭의 외부면에는 파우치 상부 및 하부(130,140)와 전극탭의 접착률을 향상시키도록 수지층(27a)을 각각 부착한다.
상기 양극 활물질로는 칼코게나이드(Chalcogenide) 화합물, 구체적인 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을, 상기 음극 활물질로는 탄소(C)계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(Composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 산화물 등을 사용한다. 또한, 상기 양극판(11)은 알루미늄 재질을, 상기 음극판(13)은 구리 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터(15)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용한다.
상기 수지층(27a)과 일차 실링부(55)의 상대 위치를 정렬하는 정렬단계(S20)에서는 도 3a에 도시된 바와 같이, 파우치 상부(130) 및 파우치 하부(140)의 일 단에 형성된 일차 실링부(55) 영역에서 파우치 상부와 파우치 하부 막 사이에 전극탭(17)의 수지층(27a)을 위치시킨다. 전극탭(17)과 파우치 끝단(edge)에서의 노출된 금속 포일층과의 접촉을 방지하기 위해 파우치 상부(130) 및 파우치 하부(140)의 끝단(edge)이 전극탭(17)의 수지층(27a)이 형성된 구간을 벗어나지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 파우치 상부(130) 및 파우치 하부(140)를 실링부 위치를 기준으로 전극조립체(10)와 반대방향에 위치시킨다. 한편, 수지층(20a, 20b)이 덮인 전극탭을 중심으로 파우치 상부(30)를 위쪽에, 파우치 하부(40)를 아래쪽에 위치시키되 향후 파우치의 외면이 될 파우치막의 외측 절연층을 서로 마주보도록 위치시킨다.
실링 단계(S30)에서는 실링부를 가열 가압하여 실링부 파우치막의 외측 절연층 및 수지층(27a)의 서로 접한 면이 융착되도록 한다.
전극탭 노출 단계(S40)에서는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 일차 실링부(55)를 축으로 (더욱 정확하게는 절곡선(57,59)를 경계로) 파우치 상부(130) 및 파우치 하부(140)를 각각 접어 전극조립체(10) 방향으로 절곡시킨다. 이때, 파우치 상부(130) 및 파우치 하부(140)에 덮여있던 수지층(27a) 전방(앞쪽)의 전극탭(17) 단부가 노출된다. 단, 수지층(27a)은 절곡선(57,59)을 기준으로 후방에 있으므로 전극조립체(10)와 같이 파우치 상부(130') 및 파우치 하부(140')에 의해 덮여진 상태가 된다. 그리고, 파우치막의 외측 절연층이 외측으로 드러나게 된다.
파우치 밀봉 단계(S50)에서는 전극조립체(10)를 내부에 수용하며 서로 대응하여 접하는 파우치 상부(130')와 파우치 하부(140')의 가장자리에서 마주보는 파우치막의 내측 절연층을 실링에 의해 밀봉한다. 따라서, 수지층(27a)이 파우치 내부에 위치하는 파우치형 이차 전지가 형성된다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니한다. 즉, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라 면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 범위에서 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 파우치형 이차 전지의 전극탭에 부착된 수지층을 종래의 파우치 실링부 외부로 노출시키며 실링하는 것과 달리, 실링부 내에서 혹은 파우치 영역 내에서 실링하여 전지의 종방향의 길이를 실질적으로 감소시키고, 부피 대비 전지 용량을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 전극탭의 일부 영역 표면에 수지층이 형성된 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하며 일단에는 실링부가 형성되고 상기 실링부를 통하여 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 이루어지는 파우치를 구비하며,
    상기 수지층은 상기 전극탭을 가로지르며 동시에 상기 파우치 전단(front end)을 지나는 직선을 넘어서지 않도록 형성되며,
    상기 실링부의 상기 수지층과 대응된 구간(영역)에는 상기 수지층 일부가 파우치 외부로 드러나도록 절개홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절개홈부가 상기 직선에서 이격된 폭은 상기 수지층의 드러난 일부의 폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  4. 전극탭의 일부 영역 표면에 수지층이 형성된 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하며 일단에는 실링부가 형성되고 상기 실링부를 통하여 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 이루어지는 파우치를 구비하며,
    상기 수지층은 상기 전극탭을 가로지르며 동시에 상기 파우치 전단(front end)을 지나는 직선을 넘어서지 않도록 형성되며,
    상기 실링부는 상기 전극탭이 인출되는 쪽의 파우치막 일단이 절곡선을 기준으로 파우치 내측으로 접혀들어간 상태에서 접혀들어간 상기 파우치막 일단의 마주보는 면이 실링되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 파우치막은 금속 포일층과 상기 금속 포일층의 상면 및 하면을 덮는 동일 재질의 절연층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 절연층은 90℃ 이상 160℃ 이하의 녹는점(Melting Point)을 가지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 절연층은 폴리올레핀계 수지인 씨피피(CPP:Casted Polypropylene)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  8. 전극탭 일부 영역 표면에 수지층을 형성하여 전극조립체를 제조하는 단계;
    상기 수지층의 상부 및 하부에 상기 수지층의 적어도 일부와 겹치도록 파우치 상부 및 파우치 하부의 일 단을 위치시키되 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부를 상기 수지층이 형성된 위치를 기준으로 상기 전극조립체의 반대방향에 위치시키는 정렬단계;
    상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부의 일단을 가열하여 상기 전극탭이 인출되는 실링부를 형성하는 실링 단계;
    상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부를 상기 실링부를 축으로 상기 전극조립체의 방향으로 절곡시켜 상기 전극탭의 단부가 드러나고 상기 실링부는 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부 내측으로 접혀들어가며 상기 전극조립체가 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부에 의해 덮이는 전극탭 노출 단계; 및
    상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부의 열려진 주변부를 실링하는 파우치 밀봉 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실링부를 형성하는 실링 단계에서 상기 파우치 상부 및 상기 파우치 하부는 상기 실링부가 상기 수지층의 상기 전극탭의 단부측에 있는 끝단을 커버할 수 있도록 상기 실링부의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법.
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