KR20170091938A - Secondary Battery Cell Case Having Round Edge and Apparatus for Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 곡면 엣지를 가진 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치에 관한 것으로서, 전지셀 케이스에서 수납부의 기저부에서 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell case having a curved edge and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly, to a battery cell case in which a curvature radius of a bottom edge of a battery cell case, .
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있어 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. In recent years, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) Among such secondary batteries, there is a high demand for a lithium secondary battery having a high energy density, a high discharge voltage and an output stability.
이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 또한, 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide as a positive electrode active material and a carbonaceous material as a negative electrode active material. The lithium secondary battery is manufactured in various shapes. Typical shapes include a cylindrical shape, a square shape, and a pouch shape.
이중 파우치형 이차전지가 이차전지 변형 가능성, 높은 에너지 밀도등의 이유로 많이 사용되고 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 크게 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하여 밀봉되는 파우치 케이스를 포함하여 이루어진다.Double pouch type secondary batteries are widely used because of the possibility of secondary battery deformation and high energy density. The pouch type secondary battery includes an electrode assembly and a pouch case that receives and seals the electrode assembly.
상기 전극조립체는 음극 집전체에 음극활물질이 도포되는 음극과, 양극 집전체에 양극활물질이 도포되는 양극, 그리고 상기 음극과 양극의 사이에 개재되는 분리막을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 분리막은 중합체로 이루어진 고체형 막이며, 이와 같은 분리막은 상기 양극과 음극을 절연하는 기능 이외에, 상기 양극과 음극의 사이에서 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. The electrode assembly includes a negative electrode to which the negative electrode active material is applied to the negative electrode collector, a positive electrode to which the positive electrode active material is applied, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode. The separation membrane is a solid-type membrane made of a polymer. In addition to the function of insulating the anode and the cathode, the separation membrane enables the lithium ion to move between the anode and the cathode.
상기 파우치 케이스는 상기 전극조립체의 수용공간을 형성한 하부 케이스와, 이와 같은 하부 케이스에 사방 단부에 결합되는 사방 단부를 갖는 상부 케이스를 포함하여 이루어진다. 여기서, 하부 케이스는 통상 딥 드로잉 성형에 의해 그 내측에 상기 전극조립체의 수납부를 갖는 형태로 성형되고, 상·하부 케이스의 사방 단부 간의 결합은 통상 열접합 방식으로 이루어진다. The pouch case includes a lower case defining a receiving space for the electrode assembly, and an upper case having four ends connected to the four ends of the lower case. Here, the lower case is usually formed into a shape having the accommodating portion of the electrode assembly inside thereof by deep drawing molding, and the joints between the four ends of the upper and lower cases are usually formed by thermal bonding.
도 1에는 전지셀 케이스의 사시도를 개시하고 있고, 도 2에는 이러한 수납부를 포함하는 제 1 케이스의 제조 공정을 도시하는 공정도, 도 3에는 도 2의 과정 (c) 내지 (d)에 대응하는 종래 수납부 제조 공정의 단면도가 하나의 예로서 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 제 1 케이스의 엣지들을 포함한 부분(A)의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.Fig. 1 is a perspective view of a battery cell case, Fig. 2 is a process drawing showing a manufacturing process of a first case including such a storage portion, Fig. 3 is a view corresponding to the processes (c) Sectional view of a conventional storage portion manufacturing process is shown as an example, and Fig. 4 schematically shows an enlarged view of a portion A including the edges of the first case of Fig.
먼저, 도 1을 참조하면, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지셀(10)케이스는 전극조립체가 수납되는 오목한 형상의 수납부(21)을 포함하는 제 1 케이스(20)과 이러한 제 1 케이스(20)의 일측 단부에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스(30)으로 구성된다. 도 1은 제 2 케이스(30)가 제 1 케이스(20)의 일측면에 연결되어 있는 구성을 도시하였지만, 상기 제 2 케이스(30)은 제 1 케이스(20)와 분리되어 있을 수 있음을 물론이다. 1, a case of a pouch-shaped battery cell 10 formed of a laminate sheet includes a first case 20 including a concave shaped housing portion 21 for housing an electrode assembly, And a second case 30 connected to one end of the housing 30 to seal the receiving portion. 1 shows a configuration in which the second case 30 is connected to one side of the first case 20, the second case 30 may be separate from the first case 20 to be.
제 1 케이스(20)의 수납부(21)은 크게는 직육면체 형상을 가지고 있고, 전극조립체가 탑재되는 기저부(22)와 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽(23)들을 포함하며, 기저부(22)와 측벽(23)들을 연결하는 하부 엣지(24)들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.The accommodating portion 21 of the first case 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape and includes a base portion 22 on which the electrode assembly is mounted and side walls 23 surrounding side surfaces of the electrode assembly. And bottom edges 24 connecting the side walls 23.
더 나아가, 제 1 케이스(20)는 수납부(21)로부터 연장된 밀봉부(25)들과 수납부(21)와 밀봉부(25)를 연결하는 상부 엣지(26)들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.The first case 20 further includes a sealing portion 25 extending from the receiving portion 21 and a top edge 26 connecting the receiving portion 21 and the sealing portion 25 have.
도 2 내지 도 4을 참조하면, 상기에서 언급한 바와 같이, 제 1 케이스(20)은 딥 드로잉 성형에 의해 내측에 전극조립체를 내장하는 수납부(21)를 형성한다.Referring to FIGS. 2 to 4, as described above, the first case 20 forms a receiving portion 21 which houses an electrode assembly on the inner side by deep drawing molding.
딥 드로잉 성형은, 수납부에 대응하는 형상의 만입부(41)가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부(41)의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그(40) 및 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트를 변형시켜 딥 드로잉 공정을 행하는 펀칭 지그(50)에 의해 이루어진다.The deep draw forming is performed by forming a die jig 40 in which a laminate sheet is mounted on the open upper portion of the indentation portion 41 for forming a deep drawing, And a punching jig 50 inserted into the indentation of the jig to deform the laminate sheet to perform a deep drawing process.
구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 만입부(41)가 형성되어 있는 다이 지그(40) 상에 라미네이트 시트(20')를 탑재하고(과정 (a) 및 (b)), 이후 펀칭 지그(50)를 만입부(41)에 삽입시켜 라미네이트 시트(20')를 만입부의 형상에 대응되도록 변형시키고 펀칭 지그(50)을 제거하는 방법으로 수납부(21)를 형성한다(과정 (c) 및 (d)).Specifically, as shown in Fig. 2, a laminate sheet 20 'is mounted on the die jig 40 on which the indentation 41 is formed (steps (a) and (b)), The receiving portion 21 is formed by inserting the punching jig 50 into the indentation portion 41 to deform the laminate sheet 20 'to correspond to the shape of the indentation portion and removing the punching jig 50 (Step (c) And (d).
이때, 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 종래에는 다이 지그(40)에서 라미네이트 시트(20')가 수납부(21)의 상부 엣지(26)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(42) 및 펀칭 지그(50)에서 라미네이트 시트(20')가 수납부(21)의 하부 엣지(24)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(51)의 곡률 반경(R1, R2)을 대략 0.75 mm로 한 바, 딥 드로잉 성형된 제 1 케이스(20)의 수납부(21)의 하부 엣지(24)들 및 상부 엣지(26)들도 곡률 반경(R1', R2')이 대략 0.75 mm가 되며, 이때 엣지들(24, 26)에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t2)가 기저부(22)에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t1)대비 70% 이하로 얇다.3 and 4, the edge 42 of the die jig 40 corresponds to a portion where the laminate sheet 20 'is deformed into the upper edges 26 of the receiving portion 21, And the curvature radii R1 and R2 of the corner 51 corresponding to the portions where the laminate sheet 20 'is deformed into the lower edges 24 of the receiving portion 21 in the punching jig 50 to about 0.75 mm The lower edges 24 and the upper edges 26 of the receiving portion 21 of the first case 20 having the deep drawing formed therein also have curvature radii R1 'and R2' of approximately 0.75 mm, At this time, the thickness t2 of the laminate sheet corresponding to the edges 24, 26 is thinner than 70% of the thickness t1 of the laminate sheet corresponding to the base 22.
따라서, 상기 엣지들, 특히, 제 2 케이스와의 결합이 없는 하부 엣지들의 강도가 비교적 약하고, 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 문제가 있다.Therefore, since the strength of the edges, particularly, the lower edges that do not bond to the second case is relatively weak and the possibility of deformation is high, problems such as cracks and ruptures easily occur due to an external impact and the like, Or the leakage can not be prevented, and the electrode assembly is pushed or deformed into the ruptured portion, thus degrading the safety of the battery.
따라서, 보다 간단한 방법으로 상기 성형 가공에 의한 안전성 문제를 해결할 수 있는 파우치 케이스의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a pouch case that can solve the safety problem due to the above-described molding by a simpler method.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스를 제조하기 위한 성형 가공시 수납부의 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시켜 이에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 얇아지는 문제를 해결함으로써, 보다 간단한 방법으로 전지 안전성을 확보하는 것이 가능한 이차전지용 케이스를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problem of increasing the radius of curvature of the lower edges of the housing part and reducing the thickness of the corresponding laminate sheet during the molding process for manufacturing the pouch-shaped battery cell case made of a laminate sheet. And to provide a case for a secondary battery capable of ensuring battery safety by a simple method.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 전지셀 케이스는, According to an aspect of the present invention, there is provided a pouch-shaped battery cell case,
라미네이트 시트로 이루어진 파우치형의 전지셀 케이스로서, 1. A pouch-type battery cell case made of a laminate sheet,
전극조립체와 전해질을 수납하는 수납부를 포함하고 있고;And an accommodating portion for accommodating the electrode assembly and the electrolyte;
상기 수납부는, 전극조립체가 상면에 탑재되는 기저부와, 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 및 상기 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하고 있으며;The housing portion includes a base portion on which the electrode assembly is mounted on an upper surface, side walls surrounding side surfaces of the electrode assembly, and lower edges connecting the base portion and the side walls and having curved surfaces;
상기 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 한다.And a radius of curvature R of at least one of the lower edges is 0.8 mm to 1.5 mm.
본 발명과 같이, 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 형태로 제조하는 경우, 케이스의 수납부를 제조하기 위한 딥 드로잉 성형에 따른 라미네이트 시트의 두께의 감소율은 줄어드는 바, 그 이외의 부분에 비해 그 두께가 얇아 외부 충격에 취약한 하부 엣지들의 두께 감소를 최소화할 수 있어, 전지 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In the case where the curvature radius of the edges is increased as in the present invention, the reduction rate of the thickness of the laminate sheet due to the deep drawing forming process for manufacturing the housing portion of the case is reduced. The thickness of the laminate sheet is thinner than other portions It is possible to minimize the thickness reduction of the lower edges that are vulnerable to external impact, thereby ensuring battery safety.
이러한 곡률 반경과 딥 드로잉 성형으로 인한 라미네이트 시트 두께 감소와 관련한 관계에 대해서는 이후, 본 발명에 따른 전지셀 케이스를 제조하는 장치에 대한 설명에서 더욱 자세하게 검토한다.The relationship between this radius of curvature and the reduction in the thickness of the laminate sheet due to the deep drawing forming will be discussed in more detail later in the description of the apparatus for manufacturing the battery cell case according to the present invention.
이와 같은 이유로, 상기 하부 엣지들은 모두 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm인 것이 바람직하고, 상세하게는, 1 mm 내지 1.5 mm 일 수 있다.For this reason, the lower edges preferably have a radius of curvature of 0.8 mm to 1.5 mm, and more specifically, 1 mm to 1.5 mm.
상기 범위를 벗어나, 곡률 반경이 0.8 mm 미만인 경우에는 종래와 큰 차이가 없어, 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 기저부에 대응되는 라미네이트 시트의 두께 대비 70% 이하로 얇아지게 되어, 강도가 약하고 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 문제가 있고, 1.5 mm를 초과하여 너무 큰 경우에는 곡률 반경 증가에 따른 사공간이 증가하고 이에 따라 부피 대비 용량이 줄어들 수 있는 바 바람직하지 않다.When the radius of curvature is less than 0.8 mm, the thickness of the laminate sheet corresponding to the lower edges becomes thinner than 70% of the thickness of the laminate sheet corresponding to the base portion, It is difficult to prevent the inflow or outflow of the electrolyte and water due to the occurrence of problems such as cracks and rupture due to external impact or the like and thus the electrode assembly is pushed or deformed to the ruptured portion and the cell stability is lowered If it is excessively larger than 1.5 mm, the dead space increases with the increase of the radius of curvature, and accordingly the volume-to-volume ratio may be reduced.
한편, 상기 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 수납부의 외주로부터 연장된 밀봉부, 및 수납부의 측벽들과 상기 밀봉부를 연결하며 곡면을 가진 상부 엣지들을 추가로 포함하고 있고; 상기 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경은 인접한 하부 엣지의 곡률 반경(R')보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 일 수 있다.The battery cell case according to the present invention further includes a sealing portion extending from an outer periphery of the housing portion and upper edges having a curved surface connecting the sealing portion to the side walls of the housing portion; The radius of curvature of at least one of the top edges may be 0.3 mm to 1.0 mm in a range that is less than the radius of curvature R 'of the adjacent bottom edge.
상기에서 설명한 바와 같이 곡률 반경이 큰 경우, 딥 드로잉 성형에 따른 두께 감소율은 줄어들지만, 일반적으로 장방형의 전극조립체와의 형상 차이가 커져 수납부 내에 사공간이 증가하고, 소정의 밀봉력을 갖게 하기 위해서 밀봉부 폭도 상대적으로 증가하게 되는 등으로 전체 부피 대비 용량이 감소하는 문제가 있다. 따라서, 제 1 케이스에 결합하여 케이스를 밀봉하는 제 2 케이스가 접합되는 부위인 상부 엣지들은 제 2 케이스와의 접합에 의해 소정의 강도를 가질 수 있는 바, 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간의 증가를 최소화시키고 용량을 최대한 확보하기 위해서 곡률 반경을 인접한 하부 엣지들의 곡률 반경보다는 작게 구성하는 것이 바람직하다.As described above, when the radius of curvature is large, the thickness reduction ratio due to the deep drawing molding is reduced. However, since the shape difference from the rectangular electrode assembly is generally increased to increase the dead space in the receiving portion, There is a problem that the capacity relative to the total volume is decreased because the width of the sealing portion is relatively increased. Therefore, the upper edges, which are the portions to which the second case for sealing the case to be coupled with the first case are joined, can have a predetermined strength by bonding with the second case, and can be formed by increasing the radius of curvature It is desirable to configure the radius of curvature to be smaller than the radius of curvature of the adjacent lower edges in order to minimize the increase of the dead space and maximize the capacity.
이와 같은 이유로, 상기 상부 엣지들은 모두 곡률 반경이 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것이 바람직하고, 상세하게는 각각 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.5 mm 내지 0.8 mm일 수 있다.For this reason, it is preferable that the upper edges are all 0.3 mm to 1.0 mm in the range where the radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the adjacent lower edge, and more specifically, 0.5 mm to 0.5 mm in the range smaller than the radius of curvature of the adjacent edge. 0.8 mm.
상기 범위를 벗어나, 곡률 반경이 0.3 mm 미만인 경우에는 딥 드로잉 성형에 의해 상부 엣지들의 라미네이트 시트의 두께가 매우 얇아지게 되어, 외부 충격 등에 너무 취약해지는 문제가 있고, 1.0 mm를 초과하여 너무 큰 경우에는 상기 설명한 바와 같이 곡률 반경 증가에 따른 사공간이 증가하고 이에 따라 부피 대비 용량이 줄어들 수 있는 바 바람직하지 않다.If the radius of curvature is less than 0.3 mm, the thickness of the laminate sheet of the upper edges becomes very thin by deep draw forming, and is too weak for external impacts. If the radius is too large, As described above, the dead space increases with the increase of the radius of curvature, and thus the volume-to-volume ratio can be reduced.
이러한 곡률 반경으로 상기에서 설명한 바와 같이, 라미네이트 시트의 두께 변화율을 예상할 수 있다. 구체적으로, 상기 곡률 반경을 갖도록 수납부를 위한 딥 드로잉 성형을 수행하는 경우, 동일한 깊이로 수납부를 형성하면 곡률 반경을 크게 할수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 줄어들고 곡률 반경을 작게 할수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 늘어나는 등 곡률 반경이 라미네이트 시트가 연신되는 정도에 영향을 미친다. 또한, 라미네이트 시트의 연신 정도에 따라 라미네이트 시트가 갖는 두께가 달라진다.With this radius of curvature, the rate of change in thickness of the laminate sheet can be expected as described above. Specifically, in the case of performing the deep drawing forming for the housing portion so as to have the radius of curvature, if the housing portion is formed at the same depth, the degree of drawing of the laminate sheet decreases as the radius of curvature becomes larger and as the radius of curvature decreases, the degree of drawing of the laminate sheet increases The radius of curvature of the back surface affects the extent to which the laminate sheet is stretched. Further, the thickness of the laminate sheet varies depending on the degree of stretching of the laminate sheet.
따라서, 이러한 점을 종합하면, 상기 곡률 반경에 따라 라미네이트 시트의 두께가 달라지고, 구체적으로 곡률 반경이 커지면 라미네이트 시트의 연신 정도가 적어 두께 변화율이 적고, 곡률 반경이 작아질수록 라미네이트 시트의 연신 정도가 늘어 두께 변화율은 커져 얇아지게 된다.Therefore, taking these points into consideration, the thickness of the laminate sheet varies depending on the radius of curvature. Specifically, when the radius of curvature increases, the degree of elongation of the laminate sheet is small and the rate of change in thickness is small. And the rate of change in thickness becomes large and thin.
상세하게는, 상기 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm 범위 내인 하부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 70 내지 100%이고, 상기 곡률 반경이 0.3 mm 내지 1.0 mm 범위 내인 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께는 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 50 내지 80%일 수 있다.In detail, the thickness of the laminate sheet at the lower edges with the radius of curvature in the range of 0.8 mm to 1.5 mm is 70-100% of the thickness of the laminate sheet of the base, and the upper edges of the radius of curvature are in the range of 0.3 mm to 1.0 mm The thickness of the laminate sheet may be 50 to 80% of the thickness of the laminate sheet of the base.
이러한 상기 라미네이트 시트의 두께는 곡률 반경에 대응되지만, 수납부의 깊이 설정에 의해서도 다소 영향을 받는 바, 곡률 반경이 상기 범위를 만족할 때, 이에 대응한 라미네이트 시트의 두께가 상기 범위를 만족하도록 케이스를 제조하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 조건을 만족하는 범위에서 수납부의 깊이 또한 정해질 수 있다. The thickness of the laminate sheet corresponds to the radius of curvature. However, when the radius of curvature satisfies the above range, the thickness of the laminate sheet corresponding to the thickness of the laminate sheet satisfies the above range. . Therefore, the depth of the receiving portion can also be determined within a range that satisfies the above conditions.
상기 범위를 벗어나, 하부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 70% 미만인 경우에는, 종래와 큰 차이가 없어, 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 강도가 약하고 변형의 가능성이 크므로, 외부 충격 등에 의해 쉽게 크랙, 파열 등과 같은 문제가 발생하여 전해액 및 수분의 유입 또는 유출을 막지 못하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등 전지 안전성을 저하시키는 바 바람직하지 않다. 또한, 상기 범위를 벗어나, 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 50% 미만인 경우에는 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 70% 미만으로 되는 것과 유사하게 상부 엣지들도 케이스의 취약부로서 작용하여 상기와 같은 문제를 유발할 수 있는 문제가 있다.When the thickness of the laminate sheet at the lower edges is less than 70% of the thickness of the laminate sheet at the bottom edge, the laminate sheet corresponding to the lower edges is weak and the possibility of deformation is large. Problems such as cracks and rupture easily occur due to an external impact or the like, so that the inflow or outflow of the electrolytic solution and water can not be prevented, and the electrode assembly is pushed or deformed into the ruptured portion, which lowers the safety of the battery. If the thickness of the laminate sheet at the upper edges is less than 50% of the thickness of the laminate sheet at the upper edges, the thickness of the laminate sheet corresponding to the lower edges is less than 70% There is a problem in that it can act as a weak part of the case and cause the above-mentioned problems.
반면에, 상부 엣지들에서 라미네이트 시트의 두께가 기저부의 라미네이트 시트 두께 대비 80%를 초과하는 경우에는 곡률 반경이 커진 것을 의미하므로 곡률 반경이 커짐에 따른 문제점을 갖는 바 바람직하지 않다.On the other hand, when the thickness of the laminate sheet at the upper edges exceeds 80% of the thickness of the laminate sheet of the base portion, it means that the radius of curvature is increased, which is not preferable because the radius of curvature increases.
일반적으로 전지셀 내부에는 전지의 제조 과정에서 발생 또는 유입된 수분이 미량 포함되어 있고, 또한 라미네이트 시트로 이루어진 케이스의 경우, 크랙 또는 파열된 부분 등을 통해 외부로부터 수분이 침투할 수 있다. 이러한 수분은 전지 내에서 전해액 중의 리튬염이나 전극 활물질 등과 반응하여 전지 성능을 저하시킬수 있고, 특히 HF를 발생시키는 바 고온 안전성에 심각한 문제를 유발한다.Generally, the battery cell contains a small amount of water generated or introduced during the manufacturing process of the battery, and in the case of a case made of a laminate sheet, moisture can permeate from the outside through a crack or a ruptured portion. Such moisture reacts with the lithium salt or the electrode active material in the electrolyte in the battery, thereby deteriorating the battery performance. In particular, HF is generated, which causes serious problems in high temperature safety.
예를 들어, 전해액에 LiPF6 리튬염이 포함되어 있는 경우, LiPF6는 Li+와 PF6 - 이온 형태로 존재해야 하지만, 의도와는 달리 부반응이 일어나서 그 부산물로 불안정한 PF5가 생성되며, 이는 전해액에 미량으로 존재하는 H2O와 반응하여 HF를 형성한다. HF는 SEI 층을 파괴시키며, 양극의 분해(dissolution)를 야기시키고, 이러한 현상은 고온에서 더욱 현저하게 발생한다. 전해질로 사용되는 리튬염의 종류에 따라 HF 이외에 HF, HCl, HBr, HI 등의 물질들이 생성되어 산(Acid)으로서 HF와 같은 작용을 할 수 있는 문제가 있다.For example, if it contains LiPF 6 lithium salt in the electrolyte, LiPF 6 is Li + and PF 6 - should be present in ionic form, but the intention is the side reaction arose unstable PF 5 is produced as a by-product unlike which And reacts with H 2 O present in a trace amount in the electrolyte to form HF. HF destroys the SEI layer, causing dissolution of the anode, and this phenomenon occurs more prominently at high temperatures. HF, HCl, HBr, HI and the like are generated in addition to HF depending on the type of lithium salt used as the electrolyte, which can act as an acid as HF.
또한, 전해액의 부반응과 같은 이유로 전해액이 고갈되는 경우에는 리튬의 이동에 제한이 생기고, 이에 이차전지의 수명 특성이 현저하게 떨어지는 문제도 있다.Further, when the electrolyte is depleted for the same reason as the side reaction of the electrolyte solution, there is a limitation in the movement of lithium, and the life characteristic of the secondary battery is remarkably deteriorated.
더 나아가, 외부 충격에 따라 케이스의 일부가 파열되는 경우, 내부의 전극조립체의 변형이 심하고, 전극조립체의 변형에 따른 발화가 유발되기 쉬어 안전성에 있어서도 매우 심각한 영향을 받는다. Furthermore, when a part of the case ruptures due to an external impact, the internal electrode assembly is severely deformed, and the electrode assembly is liable to be ignited by deformation of the electrode assembly, so that the safety is seriously affected.
이에 본 출원의 발명자들은 라미네이트 시트의 딥 드로잉 성형으로 인해 발생하는 수납부의 하부 엣지들이 취약부가 되지 않도록 하는 것이 매우 중요함을 확인하였고, 이에 상기와 같은 구조의 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present application have confirmed that it is very important to prevent the lower edges of the receiving portion, which are generated due to the deep drawing forming of the laminated sheet, from becoming weak portions, thus completing the present invention.
즉, 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 라미네이트 시트의 딥 드로잉의 성형 가공 후에도 전극조립체를 수납하는 수납부의 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 너무 얇아지지 않도록 구성함으로써, 기존 대비 큰 외부 충격에 의해서도 파열됨 없이 안전할 수 있는 바, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등의 발생을 막아, 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등에 의해 발생할 수 있는 발화를 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.That is, the battery cell case according to the present invention is configured so that the thickness of the laminate sheet corresponding to the lower edges of the storage portion for storing the electrode assembly after the deep drawing forming process of the laminate sheet is not made too thin, It is possible to prevent cracks or ruptures due to an external impact and prevent the loss of electrolytic solution and the penetration of moisture and to prevent the electrode assembly from being pushed or deformed by the ruptured portion It is possible to prevent the occurrence of the ignition and ensure the safety.
한편, 상기 전지셀 케이스는, 상기 수납부를 포함하는 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스의 일측 단부에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스 또는, 상기 제 1 케이스에 대해 독립적인 부재로서 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 제 2 케이스는 도 1에서 도시한 바와 같이 제 1 케이스에 연결된 형태, 또는 독립적인 부재 등 제 1 케이스와 제 2 케이스에 의해 전극조립체가 내부에 내장되어 밀봉되는 형태라면 그 형상에 한정되지 아니한다.The battery cell case may include a first case including the accommodating portion, a second case connected to one end of the first case to seal the accommodating portion, or a second case that is independent of the first case, And a second case to which the first case is attached. That is, the second case is not limited to the form as long as it is connected to the first case as shown in FIG. 1, or the case where the electrode assembly is sealed by the first case and the second case, No.
또한, 상기 수납부는 케이스의 일측에 전극조립체에 대응하는 크기로 형성될 수도 있고, 케이스의 양측에 형성될 수도 있으므로, 하나의 예에서, 상기 제 2 케이스는 수납부가 없이 평평한 구조로 이루어질 수 있고, 또 다른 예에서, 상기 제 2 케이스는, 제 1 케이스와 유사한 형태로 수납부를 포함하도록 구성될 수 있으나, 제조 공정의 편의와 효율성을 위해 상세하게는, 수납부가 없이 평평한 구조로 이루어질 수 있다.The housing may be formed in a size corresponding to the electrode assembly on one side of the case and may be formed on both sides of the case. Thus, in one example, the second case may have a flat structure without a housing portion, In another example, the second case may be configured to include the receiving portion in a form similar to that of the first case, but may be a flat structure without the receiving portion in order to simplify and improve the manufacturing process.
상기 케이스를 이루는 라미네이트 시트는 상세하게는, 내후성 고분자로 이루어진 외부 피복층, 열융착성 고분자로 이루어진 내부 실란트층, 및 상기 외부 피복층과 내부 실란트 층의 사이에 개재되는 베리어층을 포함하는 3층 구조일 수 있다.The laminate sheet constituting the case is, in detail, a three-layer structure including an outer coating layer made of a weather-resistant polymer, an inner sealant layer made of a heat-sealable polymer, and a barrier layer interposed between the outer coating layer and the inner sealant layer. .
여기서, 상기 외부 피복층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 내후성 고분자로 이루어지며, 상기 내후성 고분자는 폴리에틸렌프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 나일론일 수 있다.Here, the outer coating layer is made of a weather resistant polymer having a tensile strength and a weather resistance higher than a predetermined level, and the weather resistant polymer may be polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) or nylon .
상기 베리어층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 하나의 구체적인 예에서, 금속층일 수 있고, 상기 상기 금속층은, 예를 들어, 알루미늄, 철, 구리, 주석, 니켈, 코발트, 은, 스테인레스, 및 티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 이들의 합급일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. The barrier layer may be a metal layer in one specific example so as to exhibit a function of improving the strength of the case in addition to the function of preventing the inflow or outflow of foreign matter such as gas or moisture, But are not limited to, one selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, tin, nickel, cobalt, silver, stainless steel, and titanium.
상기 내부 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 열융착성 고분자로 이루어지며, 상기 열융착성 고분자는 폴리올레핀(polyolefin)일 수 있고, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)일 수 있다.Wherein the inner sealant layer is made of a heat-sealable polymer having a low heat-sealability (thermal adhesiveness) and low hygroscopicity so as to suppress the penetration of an electrolytic solution and which is not expanded or eroded by an electrolytic solution, It may be a polyolefin, and more preferably, it may be an unoriented polypropylene (cPP).
본 발명은 또한, 이러한 본 발명에 따른 전지셀 케이스를 딥 드로잉 성형에 의해 제조하는 장치로서,The present invention is also an apparatus for manufacturing the battery cell case according to the present invention by deep drawing molding,
수납부에 대응하는 형상의 만입부가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그; 및 A die jig having a depressed portion of a shape corresponding to the accommodating portion formed on an upper surface thereof and having a laminate sheet mounted on an open upper portion of the depressed portion for forming a deep drawing; And
상기 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트의 변형에 의해 수납부를 형성하는 펀칭 지그;A punching jig inserted into the indented portion of the die jig to form a receiving portion by deformation of the laminate sheet;
를 포함하고 있고,And,
상기 펀칭 지그에서, 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들 중에서, 적어도 하나 모서리의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치를 제공한다. Wherein the curvature radius r of at least one corner among the corners corresponding to the portions where the laminate sheet is deformed into the lower edges of the accommodating portion in the punching jig is 0.8 mm to 1.5 mm. Lt; / RTI >
상기에서 설명한 바와 같이 파우치형 전지셀 케이스의 수납부는 딥 드로잉 성형에 의해 행해지는 바, 수납부의 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)이 0.8 mm 내지 1.5 mm가 되도록 하기 위해서는, 딥 드로잉 성형을 행하기 위한 지그에서 상기 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 부분의 곡률 반경(r)이 상기 곡률 반경을 가져야 한다.As described above, the receiving portion of the pouch-shaped battery cell case is formed by deep drawing molding. In order to make the curvature radius R of at least one of the lower edges of the receiving portion 0.8 mm to 1.5 mm, The radius of curvature r of the portion corresponding to the portion to be deformed into the lower edges of the receiving portion in the jig for performing molding must have the radius of curvature.
여기서, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 공정에서 수납부의 하부 엣지들로 변형될 라미네이트 시트의 부분에 직접적으로 접촉하여 하부 엣지의 형상을 결정하는 것은 상기 펀칭 지그이므로, 상기 펀칭 지그에서 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들의 곡률 반경이 0.8 mm 내지 1.5 mm일 수 있고, 역시 상세하게는 1.0 mm 내지 1.5 mm일 수 있다. 이때, 상기 하부 엣지들 모두가 상기 곡률 반경을 갖는 것이 더욱 바람직한 바, 상기 펀칭 지그에서 라미네이트 시트에 직접 접촉하는 하면의 4개의 모서리들의 곡률 반경이 모두 0.8 mm 내지 1.5 mm, 상세하게는 1.0 mm 내지 1.5 mm인 것이 바람직하다.Here, in the deep drawing process of the laminate sheet, since the punching jig determines the shape of the lower edge by directly contacting the portion of the laminate sheet to be deformed by the lower edges of the receiving portion, The radius of curvature of the corners corresponding to the portion to be deformed into the lower edges may be between 0.8 mm and 1.5 mm, and more specifically between 1.0 mm and 1.5 mm. In this case, it is more preferable that all of the lower edges have the radius of curvature. It is preferable that the radius of curvature of all four corners of the lower surface that directly contacts the laminate sheet in the punching jig is 0.8 mm to 1.5 mm, 1.5 mm.
유사하게, 수납부의 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)이 0.3 mm 내지 1.0 mm가 되도록 하기 위해서는, 딥 드로잉 성형을 행하기 위한 지그에서 상기 수납부의 상부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 부분의 곡률 반경(r')이 상기 곡률 반경을 가져야 한다.Similarly, in order to make the radius of curvature R of at least one of the upper edges of the receiving portion 0.3 mm to 1.0 mm, it is preferable that the portion to be deformed to the upper edges of the receiving portion in the jig for performing the deep- The radius of curvature r 'of the corresponding portion must have the radius of curvature.
여기서, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 공정에서 수납부의 상부 엣지들로 변형될 라미네이트 시트의 부분에 직접적으로 접촉하여 상부 엣지의 형상을 결정하는 것은 상기 다이 지그이므로, 상기 다이 지그에서 라미네이트 시트가 수납부의 상부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들의 곡률 반경이 0.3 mm 내지 1.0 mm일 수 있고, 역시 상세하게는 0.5 mm 내지 0.8 mm일 수 있다. 이때, 상기 상부 엣지들 모두가 상기 곡률 반경을 갖는 것이 더욱 바람직한 바, 상기 다이 지그에서 라미네이트 시트에 직접 접촉하는 상면의 4개의 모서리들의 곡률 반경이 모두 0.3 mm 내지 1.0 mm, 상세하게는 0.5 mm 내지 0.8 mm인 것이 바람직하다.Here, in the deep drawing process of the laminate sheet, the shape of the upper edge directly contacting the portion of the laminate sheet to be deformed by the upper edges of the receiving portion is determined by the die jig, so that the laminate sheet of the die- The radius of curvature of the corners corresponding to the portion to be deformed to the upper edges may be 0.3 mm to 1.0 mm, and more specifically 0.5 mm to 0.8 mm. It is more preferable that all of the upper edges have the radius of curvature. It is preferable that the radius of curvature of the four corners of the upper surface which directly contact the laminate sheet in the die jig is 0.3 mm to 1.0 mm, 0.8 mm.
상기에서도 설명했지만, 곡률 반경은 딥 드로잉 성형에 따른 라미네이트 시트의 두께 변화율과 관련성을 갖는다. 구체적으로, 상기 지그들의 곡률 반경에 따라 딥 드로잉 성형 후의 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 달라진다. 구체적으로, 지그들의 곡률 반경이 커질 수록, 라미네이트 시트의 딥 드로잉 성형 전후의 두께 차는 줄어든다.As described above, the radius of curvature is related to the thickness change rate of the laminate sheet in accordance with the deep drawing forming. Specifically, the thickness of the laminate sheet corresponding to the portion deformed by the edges after the deep drawing molding varies depending on the radius of curvature of the sheet. Specifically, the greater the radius of curvature of the sheet, the smaller the difference in thickness before and after the deep-drawing forming of the laminate sheet.
이와 같은 이유로 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 딥 드로잉 성형 후 하부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 70 내지 100%일 수 있고, 상기 딥 드로잉 성형 후 상부 엣지들로 변형된 부위에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)는 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 50 내지 80%일 수 있다.For this reason, as described above, the thickness t of the laminate sheet corresponding to the portion deformed by the lower edges after the deep drawing molding may be 70 to 100% of the thickness t0 of the laminate sheet before the deep drawing molding And the thickness t of the laminate sheet corresponding to the portion deformed by the upper edges after the deep drawing molding may be 50 to 80% of the thickness t0 of the laminate sheet before the deep drawing molding.
본 발명은 또한 상기 전지셀 케이스; 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 전해질;을 포함하는 전지셀을 제공하며, 상기 전지셀은 특별히 한정되지 아니하고, 상세하게는, 리튬염을 포함하는 전해액이 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬 이차전지일 수 있다.The present invention also relates to the battery cell case. An electrode assembly including a cathode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode; And the electrolyte. The battery cell is not particularly limited. Specifically, the battery cell may be a so-called lithium secondary battery in which an electrolyte solution containing a lithium salt is impregnated into the electrode assembly.
상기 전극조립체는 충방전이 가능할 수 있도록 양극과 음극으로 구성되어 있으며, 예를 들어, 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조로서 폴딩형(젤리-롤) 방식, 스택형 방식 또는 스택/폴딩형 방식으로 이루어질 수 있다.The electrode assembly is composed of an anode and a cathode so that charging and discharging can be performed. For example, a structure in which an anode and a cathode are stacked with a separator interposed therebetween may be a folding (jelly-roll) Folding type.
상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The anode is prepared by applying a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder on a cathode current collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 상기 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared by coating, drying and pressing the negative electrode active material on the negative electrode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 바인더와 도전재 및 필요에 따라 첨가되는 충진제는 양극에서의 설명과 동일하다.The binder, the conductive material, and the filler added as necessary are the same as those in the anode.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
상기 전해질은 리튬염 함유 비수계 전해질일 수 있으며, 상기 리튬염 함유 비수계 전해질은 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있고, 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may be a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. The non-aqueous electrolyte containing the lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. Non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, But is not limited thereto.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해액을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of To a mixed solvent of linear carbonate to prepare a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt.
본 발명은, 상기 전지셀을 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공하고, 더 나아가, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a battery module including the battery cell, a battery pack including the battery module, and further provides a device including the battery pack.
상기 디바이스는, 한정되지 아니하나, 구체적인 예로는 모바일 전자기기, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The device may be, but is not limited to, a mobile electronic device, a power tool powered by an electric motor, An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 수납부를 형성하기 위한 딥 드로잉의 성형 가공시 전극조립체가 내장되는 수납부의 하부 엣지들을 형성하는 지그들의 모서리 부분의 곡률 반경을 조절하여 상기 엣지들의 곡률 반경을 기존 대비 증가시킴으로써, 매우 간단한 방법으로 상기 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 크게 얇아지는 것을 방지해, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등으로 인한 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등의 문제 없이 전지 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다. As described above, in the battery cell case according to the present invention, when the deep drawing forming process for forming the accommodating portion is formed, the radius of curvature of the edge portions of the lower edges of the accommodating portion, By increasing the radius of curvature of the edges, it is possible to prevent the thickness of the laminate sheet corresponding to the edges from being significantly thinned by a very simple method and to prevent the loss of electrolyte and the infiltration of water due to cracks or ruptures due to external impacts And the safety of the battery can be secured without the problem that the electrode assembly is pushed to the ruptured portion or deformed.
또한, 이와 동시에 본 발명에 따른 전지셀 케이스는, 비교적 강도가 우수한 상부 엣지들의 곡률 반경은 유지하여 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간이 증가하는 것을 방지함으로써 용량의 감소를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.At the same time, the battery cell case according to the present invention minimizes the decrease in capacitance by preventing the increase of the dead space caused by increasing the radius of curvature by maintaining the radius of curvature of the upper edges having relatively high strength There is an effect.
도 1은 파우치 케이스의 사시도이다;
도 2는 수납부를 포함하는 제 1 케이스의 제조 공정을 도시하는 공정도이다;
도 3은 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 종래 제 1 케이스의 수납부 제조 공정을 도시한 단면도이다;
도 4는 도 3의 엣지들을 포함한 부분(A)의 확대도이다;
도 5는 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 케이스의 수납부 제조 공정을 도시하는 단면도이다;
도 6은 도 5의 엣지들을 포함한 부분(B)의 확대도이다.1 is a perspective view of a pouch case;
2 is a process drawing showing a manufacturing process of a first case including a housing portion;
3 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a storage portion of a conventional first case corresponding to the processes (c) and (d) of FIG. 2;
4 is an enlarged view of a portion A including the edges of Fig. 3;
5 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a storage portion of a first case according to one embodiment of the present invention corresponding to the processes (c) and (d) of FIG. 2;
Fig. 6 is an enlarged view of a portion B including the edges of Fig. 5;
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
상기 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지셀 케이스는 전극조립체가 수납되는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 제 1 케이스와 이러한 제 1 케이스에 연결되어 수납부를 밀봉하는 제 2 케이스로 구성되고, 제 1 케이스는 전극조립체가 탑재되는 기저부와 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 그리고 수납부의 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하는 수납부와; 수납부로부터 연장된 밀봉부들; 수납부의 측벽들과 밀봉부를 연결하며 곡면을 가진 상부 엣지들을 포함하는 구조로 이루어져 있다.1, the pouch-shaped battery cell case made of a laminate sheet includes a first case including a recessed recessed portion for receiving the electrode assembly, a second case connected to the first case and sealing the recessed case, The first case including a bottom portion having a bottom portion on which the electrode assembly is mounted, side walls surrounding side surfaces of the electrode assembly, and bottom edges having a curved surface connecting the bottom and sidewalls of the receiving portion; Seals extending from the receiving portion; And a top edge having a curved surface connecting the side wall of the receiving part and the sealing part.
또한, 도 2에서 설명한 바와 같이, 딥 드로잉 성형으로 인한 수납부의 제조 공정은, 만입부가 형성되어 있는 다이 지그 상에 라미네이트 시트를 탑재하고(과정 (a) 및 (b)), 이후 펀칭 지그를 만입부에 삽입시켜 라미네이트 시트를 만입부의 형상에 대응되도록 변형시키고 펀칭 지그을 제거하는 방법으로 이루어진다(과정 (c) 및 (d)).2, the manufacturing process of the receiving portion due to the deep drawing forming is performed by mounting a laminate sheet on the die jig on which the indent portion is formed (Steps (a) and (b)), And the punching jig is removed by deforming the laminate sheet so as to correspond to the shape of the indentation (steps (c) and (d)).
본 발명에서 이러한 케이스의 구조 및 수납부의 제조 공정에 대해서 도 1 및 도 2에서 상세하게 설명하였는 바, 이하에서는 도 3 및 도 4의 종래 전지셀 케이스과 다른, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 전지셀 케이스 중 하부 엣지들의 곡률 반경을 증가시킨 구조의 수납부를 포함하는 제 1 케이스를 제조하는 공정과 이로부터 형성된 제 1 케이스의 하부 엣지 부분들을 확대한 모식도를 참조하여 본 발명을 설명한다.The structure of the case and the manufacturing process of the housing part according to the present invention have been described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. Hereinafter, according to one embodiment of the present invention, which is different from the conventional battery cell case shown in FIGS. The present invention will be described with reference to a process of manufacturing a first case including a housing portion having a structure in which a radius of curvature of lower edges of a battery cell case is increased and an enlarged view of lower edge portions of the first case formed therefrom.
도 5 및 도 6에는, 도 2의 과정 (c) 및 (d)에 대응되는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 케이스(120)의 수납부(121) 제조 공정을 도시한 단면도와, 여기서 엣지들(124, 126)을 포함하는 부분(B)를 확대 도시한 모식도를 제공하고 있다.5 and 6 are a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the storage part 121 of the first case 120 according to one embodiment of the present invention corresponding to the processes (c) and (d) of FIG. 2, Here, a schematic view showing an enlarged view of a portion B including the edges 124 and 126 is provided.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 케이스(120)은 딥 드로잉 성형에 의해 내측에 전극조립체를 내장하는 수납부(121)를 형성한다.Referring to FIGS. 5 and 6, a first case 120 according to the present invention forms a receiving portion 121 that houses an electrode assembly on the inner side by deep drawing molding.
딥 드로잉 성형은 다이 지그(140) 상부에 라미네이트 시트를 탑재하고 펀칭 지그(150)을 다이 지그(140)의 만입부(141)에 삽입한 후 제거하여 라미네이트 시트를 만입부(141)의 형상에 대응되도록 변형시키는 방법으로 수납부(121)를 형성함으로써 이루어진다.In the deep drawing molding, the laminate sheet is mounted on the die jig 140, and the punching jig 150 is inserted into the indentation 141 of the die jig 140 and removed to remove the laminate sheet into the shape of the indentation 141 By forming the accommodating portion 121 in such a manner as to correspond to each other.
이때, 다이 지그(140)에서 라미네이트 시트가 수납부(121)의 상부 엣지(126)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(142)의 곡률 반경(r')은 0.3 mm 내지 1.0 mm의 범위를 갖고, 펀칭 지그(150)에서 라미네이트 시트가 수납부(121)의 하부 엣지(124)들로 변형될 부위에 대응되는 모서리(151)의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5mm의 범위를 갖고, 따라서, 딥 드로잉 공정을 수행한 후, 제 1 케이스(120)의 하부 엣지(124)들 및 상부 엣지(126)들의 곡률 반경(R) 또한, 각각 상기 범위를 갖는다.At this time, the curvature radius r 'of the edge 142 corresponding to the portion where the laminate sheet is deformed into the upper edges 126 of the receiving portion 121 in the die jig 140 is in the range of 0.3 mm to 1.0 mm And the curvature radius r of the edge 151 corresponding to the portion where the laminate sheet is deformed into the lower edges 124 of the accommodating portion 121 in the punching jig 150 has a range of 0.8 mm to 1.5 mm The curvature radii R of the lower edges 124 and the upper edges 126 of the first case 120 also have the above ranges respectively after the deep drawing process.
이는, 상부 엣지(126)들은 제 1 케이스에 결합하여 케이스를 밀봉하는 제 2 케이스가 접합되면서 하부 엣지(124)들에 비해 소정의 강도를 가질 수 있는 바, 곡률 반경을 증가시킴에 따라 발생할 수 있는 사공간의 증가 및 밀봉부 폭의 증가를 최소화시키고 용량을 최대한 확보하기 위해 곡률 반경(r')을 종래와 유사하게 유지하는 한편, 실질적으로 외부 충격시 보다 취약한 하부 엣지(124)들은 곡률 반경(r)을 증가시켜 두께가 매우 얇아지는 것을 막음으로써 크랙 또는 파열을 방지하기 위함이다.This is because the upper edges 126 may have a predetermined strength relative to the lower edges 124 while being bonded to the first case and the second case sealing the case, While keeping the radius of curvature r 'similar to conventional to minimize the increase of the dead space and the increase of the seal width and to maximize the capacity, the lower edges 124, which are substantially weaker at the time of external impact, (r) to prevent cracks or ruptures by preventing the thickness from becoming very thin.
이러한 지그들(140, 150)의 곡률 반경(r, r')은, 라미네이트 시트가 연신되는 정도에 영향을 미치며, 구체적으로, 곡률 반경이(r, r')이 커질수록 라미네이트 시트의 연신 정도는 줄어든다.The curvature radii r and r 'of the jigs 140 and 150 influence the extent to which the laminate sheet is stretched. Specifically, as the radius of curvature r increases, the degree of stretch of the laminate sheet Is reduced.
따라서, 본 발명에 따라 펀칭 지그(150)의 곡률 반경(r)을 0.8 mm 내지 1.5 mm의 값으로 크게 하여 하부 엣지(124)들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t)를 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 70% 내지 100%로 조절할 수 있어, 하부 엣지(124)들이 너무 얇아지는 것을 방지할 수 있고, 다이 지그(140)의 곡률 반경(r')은 0.3 mm 내지 1.0 mm의 값으로 하여 상부 엣지(126)들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께(t')를 딥 드로잉 성형 전 라미네이트 시트의 두께(t0) 대비 50 내지 80%로 조절할 수 있다.The radius of curvature r of the punching jig 150 may be set to a value between 0.8 mm and 1.5 mm so that the thickness t of the laminate sheet corresponding to the lower edges 124 is set to a value The lower edges 124 can be prevented from becoming too thin, and the radius of curvature r 'of the die jig 140 can be adjusted from 0.3 mm to 1.0 mm The thickness t 'of the laminate sheet corresponding to the upper edges 126 can be adjusted to 50 to 80% of the thickness t0 of the laminate sheet before the deep drawing molding.
결과적으로, 딥 드로잉 성형에 사용되는 펀칭 지그의 모서리의 곡률 반경을 조절하는 매우 간단한 방법으로, 상기 하부 엣지들에 대응되는 라미네이트 시트의 두께가 크게 얇아지는 것을 방지해, 외부 충격 등에 의한 크랙 또는 파열 등으로 인한 전해액의 손실 및 수분의 침투를 방지하고, 전극조립체가 상기 파열된 부분으로 밀려나오거나 변형되는 등의 문제 없이 전지 안전성을 확보하면서도 상부 엣지들의 곡률 반경은 너무 커지지 않게 하여 부피 대비 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As a result, it is possible to prevent the thickness of the laminate sheet corresponding to the lower edges from being significantly thinned by a very simple method of adjusting the radius of curvature of the edge of the punching jig used for deep drawing forming, It is possible to prevent the loss of the electrolytic solution and the penetration of water and to secure the safety of the battery without the problem of the electrode assembly being pushed or deformed to the ruptured portion and the radius of curvature of the upper edges is not too large, There is an effect that it can be prevented.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면 및 실험데이터 등을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings and experimental data, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
Claims (18)
전극조립체와 전해질을 수납하는 수납부를 포함하고 있고;
상기 수납부는, 전극조립체가 상면에 탑재되는 기저부와, 전극조립체의 측면들을 감싸는 측벽들, 및 상기 기저부와 측벽들을 연결하며 곡면을 가진 하부 엣지들을 포함하고 있으며;
상기 하부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경(R)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.1. A pouch-type battery cell case made of a laminate sheet,
And an accommodating portion for accommodating the electrode assembly and the electrolyte;
The housing portion includes a base portion on which the electrode assembly is mounted on an upper surface, side walls surrounding side surfaces of the electrode assembly, and lower edges connecting the base portion and the side walls and having curved surfaces;
Wherein a curvature radius (R) of at least one of the lower edges is 0.8 mm to 1.5 mm.
상기 상부 엣지들 중의 적어도 하나의 곡률 반경은 인접한 하부 엣지의 곡률 반경보다 작은 범위에서 0.3 mm 내지 1.0 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스.The battery cell case according to claim 1, wherein the battery cell case further includes a sealing portion extending from an outer periphery of the accommodating portion, and upper edges connecting the sealing portion to the side walls of the accommodating portion and having a curved surface;
Wherein a curvature radius of at least one of the upper edges is 0.3 mm to 1.0 mm in a range smaller than a curvature radius of an adjacent lower edge.
수납부에 대응하는 형상의 만입부가 상면에 형성되어 있고, 딥 드로잉 형성을 위해 라미네이트 시트가 만입부의 개방 상부에 탑재되는 다이 지그; 및
상기 다이 지그의 만입부에 삽입되어 라미네이트 시트의 변형에 의해 수납부를 형성하는 펀칭 지그;
를 포함하고 있고,
상기 펀칭 지그에서, 라미네이트 시트가 수납부의 하부 엣지들로 변형될 부위에 대응되는 모서리들 중에서, 적어도 하나 모서리의 곡률 반경(r)은 0.8 mm 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 전지셀 케이스 제조 장치.An apparatus for producing a battery cell case according to claim 1 by deep drawing molding,
A die jig having a depressed portion of a shape corresponding to the accommodating portion formed on an upper surface thereof and having a laminate sheet mounted on an open upper portion of the depressed portion for forming a deep drawing; And
A punching jig inserted into the indented portion of the die jig to form a receiving portion by deformation of the laminate sheet;
And,
Wherein the curvature radius r of at least one corner among the corners corresponding to the portions where the laminate sheet is deformed into the lower edges of the accommodating portion in the punching jig is 0.8 mm to 1.5 mm. .
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 및
전해질;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell case according to claim 1;
An electrode assembly including a cathode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode; And
Electrolyte;
The battery cell comprising:
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