[go: up one dir, main page]

KR102814008B1 - 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102814008B1
KR102814008B1 KR1020220029653A KR20220029653A KR102814008B1 KR 102814008 B1 KR102814008 B1 KR 102814008B1 KR 1020220029653 A KR1020220029653 A KR 1020220029653A KR 20220029653 A KR20220029653 A KR 20220029653A KR 102814008 B1 KR102814008 B1 KR 102814008B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
surface deformation
deformation portion
lead
electrode lead
battery cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020220029653A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220126255A (ko
Inventor
임훈희
김상훈
강민형
유형균
황수지
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of KR20220126255A publication Critical patent/KR20220126255A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102814008B1 publication Critical patent/KR102814008B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 전극 리드의 외면에 표면 변형부가 형성되어 있고, 상기 표면 변형부는 상기 리드 필름과 상기 전극 리드 사이에 위치한다.

Description

전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 {BATTERY CELL AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제조 공정이 용이하면서도 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
이러한 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 여기서, 전지 케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중에서도, 특히 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 작은 중량, 용이한 변형 형태 등을 이유로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다. 도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전지셀(10) 전극조립체(11)가 수납부(21)에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부(25)를 포함하는 전지 케이스(20)를 포함한다. 여기서, 실링부(25)를 경유하여 전지 케이스(20)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드(30)를 포함하며, 전극 리드(30)의 상하부와 실링부(25) 사이에는 리드 필름(40)이 위치한다.
그러나, 최근 전지셀의 에너지 밀도가 증가함에 따라, 전지셀 내부에서 발생하는 가스량 또한 증가되는 문제가 있다. 종래의 전지셀(10)의 경우, 전지셀 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있는 부품이 포함되어 있지 않아, 전지셀은 가스 발생으로 인해 벤팅 현상이 발생될 수 있다. 이와 더불어, 벤팅 현상에 의해 손상된 전지셀은 수분이 내부로 침투할 수 있어, 부반응이 발생될 수 있고, 전지 성능 저하 및 추가적인 가스 발생 또한 초래되는 문제가 있다. 이에 따라, 전지셀 내부에서 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀을 개발할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 제조 공정이 용이하면서도 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 전극 리드의 외면에 표면 변형부가 형성되어 있고, 상기 표면 변형부는 상기 리드 필름과 상기 전극 리드 사이에 위치한다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 외면 중 일부가 제거되어 형성될 수 있다.
상기 전극 리드의 외면에 코팅층이 형성되어 있고, 상기 표면 변형부는 상기 코팅층 중 일부가 제거되어 형성될 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 코팅층이 레이저에 의해 식각되어 제거될 수 있다.
상기 코팅층은 금속 물질로 이루어질 수 있다.
상기 금속 물질은 크롬 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장될 수 있고, 상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 외측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장될 수 있고, 상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 내측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장될 수 있고, 상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 외측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치할 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장될 수 있고, 상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 내측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치할 수 있다.
상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있되, 상기 표면 변형부의 길이는 상기 전극 리드의 폭보다 작을 수 있다.
상기 표면 변형부는 원형 형상 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 표면 변형부의 일단부는 상기 실링부의 내측면보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 표면 변형부의 타단부는 상기 실링부의 외측면보다 외측에 위치할 수 있다.
상기 표면 변형부의 타단부가 상기 실링부의 외측면보다 외측에서 노출되는 면적이 상기 표면 변형부의 일단부가 상기 실링부의 내측면보다 내측에서 노출되는 면적보다 클 수 있다.
상기 표면 변형부는 서로 연결되어 있는 제1 표면 변형부 및 제2 표면 변형부를 포함하고, 상기 제1 표면 변형부는 상기 실링부의 길이 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제2 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 제1 표면 변형부의 길이는 상기 전극 리드의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 표면 변형부는 전지 케이스 내부와 인접하게 위치할 수 있고, 상기 제2 표면 변형부는 전지 케이스 외부와 인접하게 위치할 수 있다.
상기 제1 표면 변형부는 전지 케이스 외부와 인접하게 위치할 수 있고, 상기 제2 표면 변형부는 전지 케이스 내부와 인접하게 위치할 수 있다.
상기 제1 표면 변형부 전체가 리드 필름 상에 위치할 수 있고, 상기 제2 표면 변형부의 일 단부가 리드 필름에 의해 커버되지 않을 수 있다.
상기 리드 필름은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함할 수 있고, 상기 제1 리드 필름은 상기 전극 리드의 상부에 위치할 수 있고, 상기 제2 리드 필름은 상기 전극 리드의 하부에 위치할 수 있다.
상기 전극 리드는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치하되, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 일체화되어 있을 수 있다.
상기 전극 리드의 상면 또는 상기 전극 리드의 하면 중 적어도 하나에 상기 표면 변형부가 위치할 수 있다.
상기 리드 필름의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer일 수 있다.
상기 리드 필름의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g일 수 있다.
상기 리드 필름이 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
상기 표면 변형부 상에 위치하는 리드 필름의 두께가 100 내지 300 ㎛일 수 있다.
상기 표면 변형부의 타단부와 상기 리드 필름의 최외측 단부 사이의 폭이 2 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 상술한 전지셀을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 표면 변형부가 형성되어 있는 전극 리드를 포함하는 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하여, 제조 공정이 용이하면서도 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다.
도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 3의 전지셀에서 전극 리드 및 리드 필름을 확대한 도면이다.
도 8은 도 3에서 b-b' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 3의 전극 리드의 표면이 처리되는 것을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 파우치 전지셀(100)에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 파우치 전지셀(100)의 양측면 중 일측면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 타측면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(100)은 전지 케이스(200), 전극 리드(300), 및 리드 필름(400)을 포함한다.
전지 케이스(200)는 전극조립체(110)가 수납부(210)에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부(250)를 포함한다. 상기 실링부(250)는 열 또는 레이저 등에 의해 밀봉될 수 있다. 전지 케이스(200)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 케이스(200)는 라미네이트 시트로 이루어져 있되, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층, 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성될 수 있다.
또한, 전극조립체(110)는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 전극조립체(110)는 양극, 음극, 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 전극 리드(300) 및 리드 필름(400)을 중심으로 설명한다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전극 리드(300)는 전극조립체(110)에 포함된 전극 탭(미도시됨)과 전기적으로 연결되되, 실링부(250)를 경유하여 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 실링부(250)에 대응되는 부분에 위치한다. 이에 따라, 리드 필름(400)은 밀봉 시 전극 리드(300)에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전극 리드(300)에서, 전극 리드(300)의 외면에 표면 변형부(350)가 형성되어 있고, 표면 변형부(350)는 리드 필름(400)과 전극 리드(300) 사이에 위치한다. 표면 변형부(350)에서는 전극 리드(300)와 리드 필름(400)의 접착력이 약하거나, 아예 접착되지 않는다. 보다 구체적으로, 전극 리드(300)에서, 표면 변형부(350)는 리드 필름(400)에 대응되는 위치에 형성되어 있을 수 있다.
표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 외면 중 일부가 제거되어 형성될 수 있다. 다만, 도 5 및 도 6에서는 표면 변형부(350)의 두께를 다소 과장하여 표현한 것이며, 실제로 표면 변형부(350)는 육안으로 보았을 때 전극 리드(300)의 외관 변형이 거의 없을 정도의 두께로 형성될 수 있다.
일 예로, 표면 변형부(350)는 0.01um 내지 수백 um 이내의 두께일 수 있다. 다만, 표면 변형부(350)의 두께는 이에 한정되는 것이 아니며, 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이의 기밀성 및 내구성을 방해하지 않을 정도로 접착력을 약화시킬 수 있는 두께라면 적용 가능하다.
본 실시예는, 표면 변형부(350)에 의해 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이의 일부가 서로 이격되어 있어, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이 중 일부분의 접착력을 약화시킬 수 있다.
이와 같이, 표면 변형부(350)는 리드 필름(400)과 전극 리드(300) 사이 중 적어도 일부의 접착력을 약화시킬 수 있고, 표면 변형부(350)에 의해 접착력이 약화된 부분(이하, 약접착부로 지칭)은 전지 케이스(200) 내부 기체가 외부로 배출될 수 있는 가스 배출 통로의 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 전지셀(100)의 내부의 압력은 상기 약접착부 내부의 압력보다 높고, 이에 따른 압력 차이가 가스의 추진력(driving force)로 작용할 수 있다. 이 때, 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이에서, 상기 약접착부가 위치한 부분은 접착력이 상대적으로 약화되어, 전지셀(100) 내부에 발생된 가스가 상술한 압력 차이에 의해 상기 약접착부 내로 유입될 수 있다. 또한, 상기 약접착부는 전지셀(100) 내부로부터 유입된 가스로 인해 외부의 압력과의 차이가 발생될 수 있어, 상기 약접착부 내부에 유입된 가스가 전지 케이스(200)의 외부로 배출될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지셀(100)에서, 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 상기 약접착부 내부와의 압력 차이에 따라 상기 약접착부로 배출될 수 있고, 상기 약접착부에 유입된 가스는 외부와의 압력 차이에 따라 외부를 향해 배출될 수 있다.
이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면 변형부(350)의 두께, 위치, 형상 등에 의해, 리드 필름(400)과 전극 리드(300) 사이에 형성되는 상기 약접착부의 위치 및 형상을 제어할 수 있어, 표면 변형부(350)는 상기 약접착부에 따른 파우치 내 가스 배출도와 파우치의 기밀성 및 내구성을 적절하게 조절할 수 있다.
일 예로, 전극 리드(300)의 외면에 코팅층(미도시됨)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 코팅층(미도시됨)은 전극 리드(300)의 외면이 코팅되어 형성되는 층일 수 있다. 여기서, 표면 변형부(350)는 상기 코팅층(미도시됨) 중 일부가 제거되어 형성될 수 있다. 다만, 상기 코팅층(미도시됨)은 설명의 편의상 도면에 생략되어 표현되었을 뿐이며, 표면 변형부(350)의 양측면에 위치하는 전극 리드(300)의 외면이 상기 코팅층(미도시됨)으로 설명될 수 있다.
일반적으로, 전극 리드(300)와 리드 필름(400)을 서로 접착시키는 것이 용이하지 않아 전극 리드(300)의 외면에 리드 필름(400)과의 접착을 위한 코팅층이 형성되는 경우가 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이, 전극 리드(300)의 외면에 형성된 코팅층의 일부가 제거되어 표면 변형부(350)가 형성되는 경우, 표면 변형부(350)에서는 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 간의 접착력이 약화되거나 아예 접착되지 않을 수 있다. 이에 따라, 전지 케이스(200) 내부에서 발생한 가스가 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 간의 계면의 표면 변형부(350)로 배출되어 전지 케이스(200) 외부로 배출될 수 있다.
보다 구체적으로, 표면 변형부(350)는 상기 코팅층(미도시됨)이 레이저, UvO(UV-ozone) 처리, 스퍼터링(sputtering) 등에 의해 식각(Etching)되어 형성될 수 있다. 다만, 표면 변형부(350)의 식각 방식이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 리드(300)의 표면을 가공하여 소정의 형상을 형성시킬 수 있는 공정이라면 적용 가능하다.
일 예로, 상기 코팅층(미도시됨)은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속 물질은 크롬 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 코팅층(미도시됨)은 이에 한정되는 것은 아니며, 전극 리드(300)의 외면에 일반적으로 코팅되어 있는 물질을 포함할 수 있다.
이에 따라, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 외면에 형성된 상기 코팅층(미도시됨)이 제거되어 형성될 수 있어, 비교적 간이한 제조 공정을 통해 제조될 수 있으면서도, 추가적인 부품이 필요하지 않은 점에서 이점이 있다. 또한, 표면 변형부(350)가 전극 리드(300)의 외면에 형성된 상기 코팅층(미도시됨)이 제거되어 형성되는 경우, 실제로 표면 변형부(350)를 육안으로 보았을 때 전극 리드(300)의 외관 변형을 최소화할 수 있다.
다른 일 예로, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300) 외면에 해당되는 부분 자체가 제거되어 형성될 수 있다. 즉, 전극 리드(300)의 외면은 표면 변형부(350)에 의해 단차 구조를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300) 외면이 레이저, UvO(UV-ozone) 처리, 스퍼터링(sputtering) 등에 의해 식각(Etching)되어 형성될 수 있다. 다만, 표면 변형부(350)의 식각 방식이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 리드(300)의 표면을 가공하여 소정의 형상을 형성시킬 수 있는 공정이라면 적용 가능하다.
이에 따라, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 외면이 제거되어 형성될 수 있어, 비교적 간이한 제조 공정을 통해 제조될 수 있으면서도, 추가적인 부품이 필요하지 않은 점에서 이점이 있다.
일 예로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)를 기준으로 상부 및 하부에 각각 위치하는 제1 리드 필름과 제2 리드 필름을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 일체화되어 있을 수 있다. 이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 측면이 외부로 노출되는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 전극 리드(300)의 상면 또는 전극 리드(300)의 하면 중 적어도 하나에 표면 변형부(350)가 위치할 수 있다. 도 5(a) 및 도 6(a)와 같이, 전극 리드(300)의 상면에 표면 변형부(350)가 위치하는 경우, 표면 변형부(350)는 리드 필름(400) 중 상기 제1 리드 필름에 의해 커버되어 있을 수 있다. 이와 반대로, 전극 리드(300)의 하면에 표면 변형부(350)가 위치하는 경우도 동일하게 설명될 수 있다. 또한, 도 5(b) 및 도 6(b)와 같이, 전극 리드(300)의 상면 및 하면에 표면 변형부(350)가 각각 위치하는 경우, 표면 변형부(350)는 상기 제1 리드 필름 및 상기 제2 리드 필름에 의해 각각 커버되어 있을 수 있다. 다만, 표면 변형부(350)의 개수는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 전극 리드(300)의 외면에 적절한 개수로 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 전극 리드(300)의 외면에 형성되어 있는 표면 변형부(350)의 개수를 조절하여, 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이의 내구성 및 기밀성을 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 표면 변형부(350)의 개수를 최소화하여, 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
도 7은 도 3의 전지셀에서 전극 리드 및 리드 필름을 확대한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치할 수 있다. 여기서, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 내측에 위치한다는 것은, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름에 의해 덮이는 것을 의미한다. 즉, 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 전지 케이스(200) 내부 방향에 위치하는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 외측이란, 전지 케이스(200)의 외부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미한다.
또한, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치할 수 있다. 여기서, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 내측에 위치한다는 것은, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름에 의해 덮이는 것을 의미한다. 즉, 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 전지 케이스(200) 외부 방향에 위치하는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 내측이란, 전지 케이스(200)의 내부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미한다.
또한, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치할 수 있다. 여기서, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 외측에 위치한다는 것은, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름에 의해 덮이지 않는 것을 의미한다. 즉, 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 전지 케이스(200) 외부 방향에 위치하는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 외측이란, 전지 케이스(200)의 외부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미한다.
또한, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치할 수 있다. 여기서, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 외측에 위치한다는 것은, 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름에 의해 덮이지 않는 것을 의미한다. 즉, 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치하는 표면 변형부(350)의 단부가 리드 필름의 단부보다 전지 케이스(200) 내부 방향에 위치하는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 내측이란, 전지 케이스(200)의 내부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미한다.
일 실시예에서, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 리드 필름(400)의 일 단부와 타 단부 사이에 위치할 수 있다.
또한, 표면 변형부(350)는 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있되, 표면 변형부(350)의 길이는 전극 리드(300)의 폭보다 작을 수 있다. 본 명세서에서, 표면 변형부(350)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향을 기준으로 표면 변형부(350)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 지칭하고, 전극 리드(300)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향을 기준으로 전극 리드(300)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 지칭한다.
일 예로, 도 7(a) 및 도 7(b)를 참조하면, 표면 변형부(350)는 원형 형상 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 표면 변형부(350)가 원형 형상 또는 직사각형 형상을 가지는 경우, 표면 변형부(350)의 면적이 넓을 수 있다.
이에 따라, 도 7(a) 및 도 7(b)와 같이, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 표면 변형부(350)의 일단 및 타단이 모두 리드 필름(400)의 일 단부와 타 단부 사이에 위치하여도 가스 배출이 용이할 수 있다.
도 7(a) 및 도 7(b)에는 도시하지 않았으나, 표면 변형부(350)가 원형 형상 또는 직사각형 형상을 가지는 경우, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 표면 변형부(350)의 일단 및/또는 타단이 모두 리드 필름(400)에 의해 덮이지 않을 수도 있다. 이 경우, 표면 변형부(350)의 일단 및 타단이 모두 리드 필름(400)의 일 단부와 타 단부 사이에 위치하는 경우보다 가스 배출이 더욱 용이할 수 있다.
다른 일 예로, 도 7(c) 및 도 7(d)를 참조하면, 표면 변형부(350)는 서로 연결되어 있는 제1 표면 변형부(350a) 및 제2 표면 변형부(350b)를 포함하고, 제1 표면 변형부(350a)는 실링부의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있고, 제2 표면 변형부(350b)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 본 명세서에서, 실링부의 길이 방향은 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향을 지칭한다.
여기서, 도 3 및 도 7(c)을 참조하면, 제1 표면 변형부(350a)는 전지 케이스(200) 내부와 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제1 표면 변형부(350a)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 7(c)을 참조하면, 제2 표면 변형부(350b)는 전지 케이스(200) 외부와 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제2 표면 변형부(350b)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치할 수 있다.
일 예로, 제1 표면 변형부(350a)의 길이는 전극 리드(300)의 폭보다 작을 수 있다.
본 명세서에서, 제1 표면 변형부(350a)의 길이는 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향을 기준으로 제1 표면 변형부(350a)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 지칭하고, 전극 리드(300)의 폭은 전극 리드(300)의 돌출 방향에 수직인 방향을 기준으로 전극 리드(300)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 지칭할 수 있다.
도 7(c) 및 도 7(d)를 참조하면, 제1 표면 변형부(350a) 전체가 리드 필름(400) 상에 위치할 수 있다.
도 3 및 도 7(c)를 참조하면, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 전지 케이스(200)의 외부를 향해 연장되어 있어, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 리드 필름(400)에 의해 커버되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 전지 케이스(200) 외부에 노출되어 있어, 표면 변형부(350)에 의한 가스 배출량이 보다 효과적으로 증가할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 7(d)을 참조하면, 제1 표면 변형부(350a)는 전지 케이스(200) 외부와 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제1 표면 변형부(350a)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 실링부(250)의 외측에 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 7(d)을 참조하면, 제2 표면 변형부(350b)는 전지 케이스(200) 내부와 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제2 표면 변형부(350b)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 실링부(250)의 내측에 인접하게 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7(d)와 같이, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 전지 케이스(200) 내부를 향해 연장되어 있어, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 리드 필름(400)에 의해 커버되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 표면 변형부(350b)의 일 단부가 전지 케이스(200) 내부에 노출되어 있어, 표면 변형부(350)에 의한 가스 배출량이 보다 효과적으로 증가할 수 있다.
다만, 표면 변형부(350)의 형상은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 전극 리드(300)의 외면에 적절한 형상으로 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 전극 리드(300)의 외면에 형성되어 있는 표면 변형부(350)의 형상을 조절하여, 전극 리드(300)와 리드 필름(400) 사이의 내구성 및 기밀성 또는 가스 배출량을 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 표면 변형부(350)의 형상을 달리하여, 제조 공정을 간이하게 하고, 비용적으로 절감할 수 있다.
도 8은 도 3에서 b-b' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 8을 참조하면, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 표면 변형부(350)의 일단부는 실링부(250)의 내측면보다 내측에 위치할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 내측면이란, 전지 케이스(200)의 내부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미하고, 실링부(250)의 내측면보다 내측에 위치한다는 것은 실링부(250)의 내측면보다 전지 케이스(200) 내부 방향에 위치한다는 것을 의미한다. 표면 변형부(350)의 일단부는 실링부(250)의 내측면보다 내측에 위치하는 경우, 실링부(250)에 의해 간섭받지 않아, 표면 변형부(350)에 가스가 유입되기 보다 용이할 수 있다.
또한, 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로, 표면 변형부(350)의 타단부는 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 실링부(250)의 외측면이란, 전지 케이스(200)의 외부와 인접한 실링부(250)의 단부를 의미하고, 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치한다는 것은 실링부(250)의 외측면보다 전지 케이스(200) 외부 방향에 위치한다는 것을 의미한다. 표면 변형부(350)의 타단부는 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치하는 경우, 표면 변형부(350)에 유입된 가스가 외부로 배출되기 보다 용이할 수 있다. 예컨대, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)에 의해 간섭받지 않아, 표면 변형부(350)에 유입된 가스가 외부로 배출되기 보다 용이할 수 있다.
이에 따라, 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스는 표면 변형부(350)를 향해 배출되고, 표면 변형부(350)에 유입된 가스는 외부를 향해 용이하게 배출될 수 있다. 전극 리드(300)의 외면에 형성된 표면 변형부(350)의 양단부가 전지 케이스(200) 내부와 전지 케이스(200) 외부에 노출되는 경우, 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 표면 변형부(350) 내로 용이하게 유입되면서, 표면 변형부(350) 외부로 더욱 용이하게 배출될 수 있다.
구체적으로, 표면 변형부(350)에 유입된 가스는 표면 변형부(350) 상의 리드 필름(400)을 거쳐 Z축 방향을 따라 배출될 수 있다. 예컨대, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치하고, 리드 필름(400)의 단부보다 내측(전지 케이스(200) 내부 방향)에 위치하는 경우, 표면 변형부(350)에 유입된 가스는 표면 변형부(350)의 타단부와 실링부(250)의 외측면 사이의 리드 필름(400) 부분에서 Z축 방향을 따라 배출될 수 있다. 또는, 도 8에는 도시하지 않았으나, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치하고, 리드 필름(400)의 단부보다 외측(전지 케이스(200) 외부 방향)에 위치하는 경우, 표면 변형부(350)에 유입된 가스는 바로 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer, 또는 30 내지 40 barrer일 수 있다. 예컨대, 상기 리드 필름(400)의 이산화탄소 투과도가 전술한 범위를 만족할 수 있다. 또한, 리드 필름(400)의 두께 200 ㎛ 기준으로 가스 투과도가 60℃에서 전술한 범위를 만족할 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지셀 내부에서 발생하는 가스가 배출되기 더욱 효과적일 수 있다.
본 명세서에서, 가스 투과도는 ASTM F2476-20으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g, 또는 0.02 내지 0.04 g, 또는 0.06 g 또는 0.15 g일 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 수분 침투량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 리드 필름(400)으로부터 유입되는 수분의 침투를 방지하기 더욱 효과적일 수 있다.
상기 리드 필름(400)의 수분 침투량은 ASTM F 1249 방식을 채택하여 측정할 수 있다. 이 때, MCOON사에서 공식인증된 장비를 사용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)이 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer이면서 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g일 수 있다. 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도 및 수분 침투량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 이차전지의 내부에서 발생하는 가스를 배출하면서 외부로부터의 수분 침투를 방지하기 더욱 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 리드 필름(400)이 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 리드 필름(400)이 전술한 가스 투과도 및/또는 수분 침투량 값을 만족하는 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리비닐디플로라이드(Polyvinyldifluoride, PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 리드 필름(400)이 폴리프로필렌을 포함하면서 상기 리드 필름(400)의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer일 수 있다. 또한, 수분 침투량이 0.06 g 내지 0.15 g일 수 있다. 이 경우, 이차전지의 내부에서 발생하는 가스가 배출되기 더욱 효과적이면서 외부로부터의 수분 침투를 방지하기에도 용이할 수 있다.
또한 리드 필름(400)은 상술한 소재로 이루어져, 전지셀(100)의 기밀성을 유지할 수 있고, 내부 전해액의 누액 또한 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 표면 변형부(350) 상에 위치하는 리드 필름(400)의 두께(H)가 100 내지 300 ㎛, 또는 100 내지 200 ㎛일 수 있다. 표면 변형부(350) 상에 위치하는 리드 필름(400)의 두께(H)가 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 케이스(200) 내부의 가스가 외부로 배출되기 더욱 용이할 수 있다.
도 8을 참조하면, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치하고, 리드 필름(400)의 단부보다 내측(전지 케이스(200) 내부 방향)에 위치하는 경우, 상기 표면 변형부(350)의 타단부와 상기 리드 필름(400)의 최외측 단부 사이의 폭(W)이 2 mm 이상, 또는 2 mm 내지 3 mm일 수 있다. 상기 표면 변형부(350)의 타단부와 상기 리드 필름(400)의 최외측 단부 사이의 폭(W)이 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 케이스(200) 내부에서 발생한 가스가 외부로 배출되는 과정에서 리드 필름(400)이 찢어지는 현상을 방지하기 더욱 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 표면 변형부(350)의 일단부는 실링부(250)의 내측면보다 내측에 위치하고, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에 위치하는 경우, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에서 노출되는 면적이 표면 변형부(350)의 일단부가 실링부(250)의 내측면보다 내측에서 노출되는 면적보다 클 수 있다. 가스 배출량은 가스 배출 면적과 압력에 비례하는데, 전지 케이스(200) 내측의 압력이 전지 케이스(200) 외측의 압력보다 크므로, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측면보다 외측에서 노출되는 면적이 표면 변형부(350)의 일단부가 실링부(250)의 내측면에서 내측에서 노출되는 면적보다 큰 경우 전지 케이스(200) 내부에서 발생한 가스가 외부로 배출되기 더욱 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 표면 변형부(350)의 타단부가 실링부(250)의 외측에서 노출되는 면적이 40 내지 80 mm2일 수 있다. 이는 60℃에서 내부 압력 1 기압 기준으로, 가스가 하루에 약 0.5 내지 3 cc 배출될 수 있는 크기이다. 또한, 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g일 수 있는 크기이다.
도 8에는 도시하지 않았으나, 표면 변형부(350)의 일단부 및/또는 타단부가 리드 필름(400)에 의해 커버되지 않을 수 있다. 즉, 표면 변형부(350)의 일단부가 전지 케이스(200) 내부에 노출되어 있을 수 있다. 이 경우, 표면 변형부(350)로 전지 케이스(200) 내부의 가스가 유입될 때, 표면 변형부(350)의 일단부가 실링부(250) 및 리드 필름(400)에 의해 간섭받지 않아 가스의 유입이 보다 용이할 수 있다. 또한, 표면 변형부(350)의 타단부가 전지 케이스(200) 외부에 노출되어 있을 수 있다. 이 경우, 가스가 외부로 배출되기 보다 더 용이할 수 있다.
도 9는 도 3의 전극 리드의 표면이 처리되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 제조 장치(1000)는 전극 리드(300)에 대해 레이저를 방출하여, 전극 리드(300)의 외면에 표면 변형부(350)를 형성시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 전지셀 제조 장치(1000)는 전극 리드(300)의 외면을 레이저에 의해 식각하여, 전극 리드(300)의 외면에 표면 변형부(350)를 형성시킬 수 있다. 여기서, 전지셀(100)의 각 구성 요소의 조립 공정 이전에, 전지셀 제조 장치(1000)에 의해 표면 변형부(350)를 형성하는 공정이 사전에 수행될 수 있다. 다만, 표면 변형부(350)의 제조 방식이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 리드(300)의 외면 중 일부를 제거시킬 수 있는 공정이라면 적용 가능하다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지셀 제조 장치(1000)는, 전극 리드(300)의 외면에 소정의 형상 및 크기를 가지는 표면 변형부(350)를 용이하게 형성시킬 수 있다.
일 예로, 표면 변형부(350)가 전극 리드(300)의 외면 중 일부가 제거되어 형성되는 경우, 전지셀 제조 장치(1000)에서 방출되는 레이저의 세기는 전극 리드(300)의 외면을 부식시킬 수 있는 정도의 세기일 수 있다. 다른 일 예로, 표면 변형부(350)가 전극 리드(300)의 외면에 형성된 코팅층(미도시됨) 중 일부가 제거되어 형성되는 경우, 전지셀 제조 장치(1000)에서 방출되는 레이저의 세기는 전극 리드(300)의 외면에 형성된 코팅층(미도시됨)을 부식시킬 수 있는 정도의 세기일 수 있다.
이에 따라, 전극 리드(300)의 외면에 대해 가하는 레이저의 세기를 조절할 수 있어, 전극 리드(300) 외면의 구성에 따라 표면 변형부(350)가 적절하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은 상기에서 설명한 전지셀을 포함한다. 한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수도 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지셀
110: 전극조립체
200: 전지 케이스
210: 수납부
250: 실링부
300: 전극 리드
350: 표면 변형부
400: 리드 필름

Claims (29)

  1. 전극조립체가 수납부에 장착되되, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스;
    상기 전극조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되되, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및
    상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고,
    상기 전극 리드의 외면에 표면 변형부가 형성되어 있고,
    상기 표면 변형부는 상기 리드 필름과 상기 전극 리드 사이에 위치하고,
    상기 표면 변형부에서의 상기 전극 리드와 상기 리드 필름의 접착력은, 상기 표면 변형부 이외에서의 상기 전극 리드와 상기 리드 필름의 접착력보다 약하거나, 상기 표면 변형부에서 상기 전극리드와 상기 리드 필름이 아예 접착되지 않는 전지셀.
  2. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 외면 중 일부가 제거되어 형성되는 전지셀.
  3. 제2항에서,
    상기 전극 리드의 외면에 코팅층이 형성되어 있고,
    상기 표면 변형부는 상기 코팅층 중 일부가 제거되어 형성되는 전지셀.
  4. 제3항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 코팅층이 레이저에 의해 식각되어 제거되는 전지셀.
  5. 제3항에서,
    상기 코팅층은 금속 물질로 이루어지는 전지셀.
  6. 제5항에서,
    상기 금속 물질은 크롬 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 전지셀.
  7. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 외측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치하는 전지셀.
  8. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 내측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 내측에 위치하는 전지셀.
  9. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 외측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치하는 전지셀.
  10. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 실링부의 내측에 인접하게 위치하는 상기 표면 변형부의 단부는 상기 리드 필름의 단부보다 외측에 위치하는 전지셀.
  11. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있되, 상기 표면 변형부의 길이는 상기 전극 리드의 폭보다 작은 전지셀.
  12. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 원형 형상 또는 직사각형 형상을 가지는 전지셀.
  13. 제1항에서,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 표면 변형부의 일단부는 상기 실링부의 내측면보다 내측에 위치하는 전지셀.
  14. 제13항에서,
    상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로, 상기 표면 변형부의 타단부는 상기 실링부의 외측면보다 외측에 위치하는 전지셀.
  15. 제14항에서,
    상기 표면 변형부의 타단부가 상기 실링부의 외측면보다 외측에서 노출되는 면적이 상기 표면 변형부의 일단부가 상기 실링부의 내측면보다 내측에서 노출되는 면적보다 큰 전지셀.
  16. 제1항에서,
    상기 표면 변형부는 서로 연결되어 있는 제1 표면 변형부 및 제2 표면 변형부를 포함하고,
    상기 제1 표면 변형부는 상기 실링부의 길이 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 제2 표면 변형부는 상기 전극 리드의 돌출 방향을 따라 연장되어 있는 전지셀.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 표면 변형부의 길이는 상기 전극 리드의 폭보다 작은 전지셀.
  18. 제16항에서,
    상기 제1 표면 변형부는 전지 케이스 내부와 인접하게 위치하고,
    상기 제2 표면 변형부는 전지 케이스 외부와 인접하게 위치하는 전지셀.
  19. 제16항에서,
    상기 제1 표면 변형부는 전지 케이스 외부와 인접하게 위치하고,
    상기 제2 표면 변형부는 전지 케이스 내부와 인접하게 위치하는 전지셀.
  20. 제16항에서,
    상기 제1 표면 변형부 전체가 리드 필름 상에 위치하고,
    상기 제2 표면 변형부의 일 단부가 리드 필름에 의해 커버되지 않는 전지셀.
  21. 제1항에서,
    상기 리드 필름은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함하고, 상기 제1 리드 필름은 상기 전극 리드의 상부에 위치하고, 상기 제2 리드 필름은 상기 전극 리드의 하부에 위치하는 전지셀.
  22. 제21항에서,
    상기 전극 리드는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치하되, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 일체화되어 있는 전지셀.
  23. 제1항에서,
    상기 전극 리드의 상면 또는 상기 전극 리드의 하면 중 적어도 하나에 상기 표면 변형부가 위치하는 전지셀.
  24. 제1항에서,
    상기 리드 필름의 가스 투과도(permeability)가 60℃에서 20 내지 60 barrer인 전지셀.
  25. 제1항에서,
    상기 리드 필름의 수분 침투량이 25℃, 50 %RH에서 10년간 0.02 내지 0.2 g인 전지셀.
  26. 제1항에서,
    상기 리드 필름이 폴리프로필렌을 포함하는 전지셀.
  27. 제1항에서,
    상기 표면 변형부 상에 위치하는 리드 필름의 두께가 100 내지 300 ㎛인 전지셀.
  28. 제1항에서,
    상기 표면 변형부의 타단부와 상기 리드 필름의 최외측 단부 사이의 폭이 2 mm 이상인 전지셀.
  29. 제1항에 따른 전지셀을 포함하는 전지 모듈.
KR1020220029653A 2021-03-08 2022-03-08 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 Active KR102814008B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210030398 2021-03-08
KR20210030398 2021-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220126255A KR20220126255A (ko) 2022-09-15
KR102814008B1 true KR102814008B1 (ko) 2025-05-29

Family

ID=83228081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220029653A Active KR102814008B1 (ko) 2021-03-08 2022-03-08 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230207987A1 (ko)
EP (1) EP4195377A4 (ko)
JP (1) JP7515619B2 (ko)
KR (1) KR102814008B1 (ko)
CN (1) CN115485919B (ko)
WO (1) WO2022191613A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102498916B1 (ko) 2022-02-14 2023-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
JP2025537620A (ja) * 2022-12-09 2025-11-18 エルジー エナジー ソリューション リミテッド パウチセル

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362935A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd リード導体、リード、電力貯蔵デバイス、リード導体の製造方法、及び、リードの製造方法
JP2006128038A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Nissan Motor Co Ltd 電池構造体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4604441B2 (ja) * 2002-07-18 2011-01-05 日本電気株式会社 フィルム外装電池及びその製造方法
JP2006294367A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
WO2008130148A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-30 Lg Chem, Ltd. Battery cell of improved safety
KR100959090B1 (ko) * 2007-12-18 2010-05-20 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 파우치형 이차전지
JP2009272281A (ja) * 2008-05-02 2009-11-19 Ubiquitous Technologies Inc 貫通穴を設けたリード線
JP5672196B2 (ja) * 2010-09-01 2015-02-18 住友電気工業株式会社 電気部品、非水電解質電池およびそれに用いるリード線及び封入容器
KR101370265B1 (ko) * 2012-04-17 2014-03-04 주식회사 엘지화학 이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법
KR20140087773A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 파우치형 이차전지
JP6025078B1 (ja) * 2015-06-30 2016-11-16 住友電気工業株式会社 リード導体、及び電力貯蔵デバイス
JP6657835B2 (ja) * 2015-11-19 2020-03-04 三菱自動車工業株式会社 ラミネート型バッテリ
KR102157892B1 (ko) * 2016-08-26 2020-09-18 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지
KR102096983B1 (ko) * 2017-09-08 2020-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 가스를 이용하여 커넥터를 파단시키는 구조를 갖는 배터리 모듈
JP7077189B2 (ja) 2018-09-07 2022-05-30 田中貴金属工業株式会社 スパークプラグ電極用材料及びその製造方法
CN210805912U (zh) * 2019-11-19 2020-06-19 东莞汇洋动力科技有限公司 一种电池极耳及含有该电池极耳的电池
CN115485918B (zh) * 2021-03-08 2025-06-06 株式会社Lg新能源 电池单元和用于制造电池单元的电池单元制造设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362935A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd リード導体、リード、電力貯蔵デバイス、リード導体の製造方法、及び、リードの製造方法
JP2006128038A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Nissan Motor Co Ltd 電池構造体

Also Published As

Publication number Publication date
CN115485919A (zh) 2022-12-16
KR20220126255A (ko) 2022-09-15
JP7515619B2 (ja) 2024-07-12
WO2022191613A1 (ko) 2022-09-15
JP2023524845A (ja) 2023-06-13
US20230207987A1 (en) 2023-06-29
EP4195377A4 (en) 2024-10-30
EP4195377A1 (en) 2023-06-14
CN115485919B (zh) 2025-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102815124B1 (ko) 전지셀, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102790386B1 (ko) 전지셀 및 이를 제조하는 전지셀 제조 장치
KR102647342B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102645005B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102911658B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102876458B1 (ko) 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102814008B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102657917B1 (ko) 전지셀 및 이를 제조하는 전지셀 제조 장치
KR102748203B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
JP2025098063A (ja) 電池セル及びそれを製造する電池セル製造装置
KR102703617B1 (ko) 전지셀 및 전지셀 제조 장치
KR102612573B1 (ko) 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102914020B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102587122B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102761567B1 (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈
US20240266644A1 (en) Battery Cell and Battery Module Comprising Same
KR20240032786A (ko) 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20220308

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20220622

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20220308

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20250325

PG1601 Publication of registration