KR102785901B1

KR102785901B1 - 이차전지 파우치

Info

Publication number: KR102785901B1
Application number: KR1020200098570A
Authority: KR
Inventors: 황창묵; 문신영; 조윤지
Original assignee: 에스케이온 주식회사
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2025-03-25
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: KR20220018272A

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치는, 배터리셀을 구성하는 파우치의 외곽에서 상기 파우치의 내부 공간을 형성시키도록 상기 파우치의 상부 시트와 하부 시트가 서로 밀봉되어 형성되는 실링부 및 상기 실링부 내의 일부분에서 상기 상부 시트와 상기 하부 시트가 서로 이격되도록 상기 상부 시트와 상기 하부 시트 사이에 배치되는 이격부를 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지용 파우치는 실링부의 영역을 나누어 제1 융착부와 제2 융착부의 실링력을 다르게 형성시킴으로써 파우치의 내압 증가시 실링부의 내측 일부가 융착이 해제되어 파우치의 내부 공간을 증가시킴으로써 파우치의 내압을 감소시켜 스웰링 현상을 방지한다.

Description

이차전지 파우치{SECONDARY BATTERY POUCH}

본 발명은 이차전지 파우치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 파우치 상부의 상부 시트와 파우치 하부의 위치한 하부 시트가 융착되는 실링부의 융착 정도를 조절함으로써 파우치 내에서 발생되는 가스에 대해 효과적으로 대응하는 파우치에 관한 것이다.

충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다. 또한, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요 증가에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.

리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다.

모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.

일반적으로, 파우치형 전지는 내측 수지층, 금속층 및 외측 수지층을 포함하여 이루어진 파우치용 라미네이트 시트로부터 제조되어 전극조립체와 전해액이 수납되는 수납공간 및 그 주변에 실링되어 밀봉된 실링부를 포함하여 이루어진 전지를 말한다. 수납공간에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 스택형(적층형) 전극조립체, 또는 복합형(스택/폴딩형) 전극조립체일 수 있다.

이러한 파우치형 전지는 과충전되거나, 고온에의 노출, 내부 단락 등이 유발되었을 때, 전해액의 분해로 인한 다량의 가스가 발생하면서 케이스가 부풀어오르는 이른바 스웰링 현상이 나타나는데, 이러한 스웰링 현상은 밀봉된 케이스 내부에 고압을 유발하면서, 전해액 분해를 더욱 촉진하여 폭발을 초래할 수 있다. 또한, 발생한 가스로 인해 전지케이스의 중앙 부위가 부풀어 오르면서 전지의 변형을 유발하고, 그로 인해 단락이 발생하는 문제점을 가지고 있다.

종래의 파우치 배터리에서는 실링 특성이 셀의 내구성에 직결되기 때문에 가스를 방출하는 라인이나 별도의 장치로 인해 오히려 배터리의 내구성이 감소될 수 있었다. 따라서 배터리에서 발생되는 가스가 분출되는 벤팅(venting) 시간을 지연시키기 위해 실링력을 강화하거나 파우치 내부의 PP층을 두껍게 하여 벤팅을 막아보고자 하는 시도를 하였다.

KR

10-1165066

B1

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 밀봉된 케이스 내부에 가스가 발생하여 고압이 형성될 때 케이스 내부의 공간을 단계적으로 확장되도록 하여 스웰링 현상을 방지하며 전지의 안정성을 높이고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치는, 전극조립체를 수용하는 파우치의 외곽에서 상기 파우치의 내부 공간을 형성하도록 상기 파우치의 상부 시트와 하부 시트가 서로 밀봉되어 형성되는 실링부 및 상기 실링부 내의 일부분에서 상기 상부 시트와 상기 하부 시트가 서로 이격되도록 상기 상부 시트와 상기 하부 시트 사이에 배치되는 이격부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 이격부는, 나일론을 포함한 재질로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 상부 시트 및 상기 하부 시트는 각각 열융착층, 상기 열융착층 상의 금속층 및 상기 금속층 상의 외피층을 포함하고, 상기 실링부의 밀봉은 상기 상부 시트와 상기 하부 시트의 열융착층이 서로 융착되면서 이루어지며, 상기 이격부는 상기 열융착층 사이에 배치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 실링부의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 실링부는, 상기 열융착층의 두께가 일정하게 유지되는 제1 융착부 및 상기 이격부에 의해 상기 열융착층의 두께가 달라지면서 실링력이 가장 약하게 형성되는 제2 융착부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 이격부의 지름은 5㎛ 내지 20㎛로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치에서, 상기 이격부는 2개 이상 포함하고, 인접하는 이격부(310)의 단면 중심 간의 거리인 제1 이격거리(L1)가 1.15mm 내지 1.35mm로 형성된다.

본 발명에 따른 이차전지용 파우치는 실링부의 영역을 나누어 제1 융착부와 제2 융착부의 실링력을 다르게 형성시킴으로써 파우치의 내압 증가시 실링부의 내측 일부가 융착이 해제되어 파우치의 내부 공간을 증가시킴으로써 파우치의 내압을 감소시켜 스웰링 현상을 방지한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치의 평면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치의 단면도.
도 3은 도 2의 확대도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)의 평면도이다. 도 2는 실링부(300) 부분을 단면으로 본 것이고, 도 3은 도 2의 강조된 부분을 확대한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)는, 전극조립체를 수용하는 파우치(1)의 외곽에서 상기 파우치(1)의 내부 공간을 형성하도록 상기 파우치(1)의 상부 시트(100)와 하부 시트(200)가 서로 밀봉되어 형성되는 실링부(300) 및 상기 실링부(300) 내의 일부분에서 상기 상부 시트(100)와 상기 하부 시트(200)가 서로 이격되도록 상기 상부 시트(100)와 상기 하부 시트(200) 사이에 배치되는 이격부(310)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)는 단계적 실링 해제에 따라 파우치(1)의 내부 공간 부피를 증가시킴으로써 파우치(1) 내부 셀에서 발생되는 가스에 의한 내압 증가를 방지하여 벤팅이나 스웰링 현상을 방지하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)는 상부 파우치와 하부 파우치로 구성되며, 상부 파우치는 상부 시트(100)로, 하부 파우치는 하부 시트(200)로 구성된다. 또한 이차전지용 파우치(1)에는 상부 시트(100)와 하부 시트(200)가 밀봉되어 형성되는 실링부(300)가 포함된다.

실링부(300)는 상부 시트(100)와 하부 시트(200) 사이에 배치되는 이격부(310)를 포함한다. 실링부(300)는 전체적으로 일정 두께로 융착되어 형성되기 때문에, 실링부(300) 전체적으로 일정한 실링력을 유지하게 된다. 그러나 도 3을 보면, 상부시트(100)와 하부 시트(200) 사이의 밀봉면에 이격부(310)이 배치됨으로써 밀봉면이 떨어지게 된다. 따라서 실링부(300)에서 이격부(310)이 배치되어 있는 구간은 실링력이 약하게 형성되게 된다. 따라서 파우치(1)의 내부에 가스가 발생하여 파우치(1) 내압이 일정 수준 이상으로 증가할 경우, 파우치(1)의 내부 공간과 접하는 실링부(300)의 최내측(300a)에 형성되어 있는 밀봉면의 실링이 해제되어, 실링부(300)의 최내측(300a)에 가장 가까운 이격부(310)이 있는 부분까지 파우치(1)의 내부 공간이 확장된다. 또한, 이격부(310)가 복수개로 형성되어 있는 상황에서는, 1차적으로 실링부(300)가 해제된 이후에 파우치(1) 내부에 가스가 다시 발생하여 파우치(1)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하면, 실링부(300)의 최내측(300a)에서 두번째로 가까운 이격부(310)가 있는 부분까지 실링부(300)의 밀봉이 해제되어, 파우치(1) 내부 공간 부피가 증가하게 된다. 이와 같은 매커니즘으로 실링부(300)의 단계적 실링 해제가 이루어지며, 그에 따라 파우치(1)의 내부 공간이 부피가 단계적으로 증가하게 된다. 그에 따라 파우치(1)의 내압은 감소하게 되고, 파우치(1)에 스웰링 문제나 벤팅 문제가 발생하게 될 가능성이 작아지게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 이격부(310)는, 나일론을 포함한 재질로 형성된다.

도 3을 보면, 본 발명 일실시예에 따르면 이격부(310)가 동그란 원으로 형성되어 있다. 도 1을 보면 본 발명 일실시예의 이격부(310)는 긴 1자 형태로 형성되어 있는데, 이는 이격부(310)가 단면이 원인 실 형태로 형성되는 것을 나타내는 것이다. 이격부(310)는 나일론을 포함한 재질로 형성될 수 있다. 나일론을 포함한 재질의 경우 녹는점이 250도 이상으로 형성될 수 있는데, 이하에서 언급될 실링부(300)의 열융착층보다 녹는점이 높다. 따라서 실링부(300)의 상하부 시트(100, 200)가 서로 융착될 때 이격부(310)의 경우 융착되지 않아 실링부(300)의 융착면에서 이격부(310)가 배치된 부분의 실링력이 제일 약하게 형성되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실링부(300)의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 상부 시트(100) 및 상기 하부 시트(200)는 각각 열융착층, 상기 열융착층 상의 금속층 및 상기 금속층 상의 외피층을 포함하고, 상기 실링부(300)의 밀봉은 상기 상부 시트(100)와 상기 하부 시트(200)의 열융착층이 서로 융착되면서 이루어지며, 상기 이격부(310)는 상기 열융착층 사이에 배치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 실링부(300)의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 실링부(300)는, 상기 열융착층의 두께가 일정하게 유지되는 제1 융착부(320) 및 상기 이격부(310)에 의해 상기 열융착층의 두께가 달라지면서 실링력이 가장 약하게 형성되는 제2 융착부(330)를 포함한다.

	실링부 두께(㎛) 및 제1 이격거리 (mm)	이격부의 지름 (㎛)	이격부의 개수	실링부의 융착 비율(%)	Sealing Force(N)	가스 발생량(%)	장치 수명(일)
비교예1	225/1.25	-	-	56	1800	3	210
실시예1	225/1.25	10	1	53	1600	3.8	270
실시예2	225/1.25	10	2	50	1400	4.2	300
실시예3	225/1.25	10	3	57	1200	4.5	330
실시예4	225/1.25	10	4	43	1100	3.5	220
실시예5	225/1.25	20	3	40	1000	3.7	240
실시예6	225/1.25	20	4	33	900	3.9	270

본 발명의 이차전지용 파우치는 상부 시트(100) 및 하부 시트(200)를 포함하며, 상기 상부 시트(100) 및 하부 시트(200)는 적층 구조를 갖는다. 상기 상부 시트(100) 및 하부 시트(200)는 서로 동일한 재질일 수도 있으나, 그렇지 않을 수도 있다. 그러나 상기 상부 시트(100) 및 하부 시트(200)는 모두 열융착층, 금속층 및 외피층을 포함한다. 상기 상부 시트(100) 및 하부 시트(200)는 그 외 다른 층을 추가로 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 열융착층과 금속층 사이에 접착층을 추가로 포함할 수 있고, 도 3에서 도시된 것처럼 폴리프로필렌-아크릴산 공중합체(PPA:Polypropylene-co-acrylic acid) 층(이하, PPa 층; 322, 332)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

여기서, 실링부(300)는, 상기 열융착층의 두께가 일정하게 유지되어 실링력이 일정하게 유지되는 제1 융착부(320) 및 이격부(310)에 의해 열융착층(320)의 두께가 달라지면서 실링력이 가장 약하게 형성되는 제2 융착부(330)로 구분되는데, 제1 융착부(320)에서 적층된 각 층은 열융착층(321), PPa층(322), 금속층(323), 외피층(324)로 구성될 수 있고, 제2 융착부(330)에서 적층된 각 층은 열융착층(331), PPa층(332), 금속층(333), 외피층(334)로 구성될 수 있다. 열융착층, PPa층, 금속층, 외피층은 상부 시트(100)와 하부 시트(100)를 이루는 요소로서 제1 융착부(320)와 제2 융착부(330) 상관없이 연속적으로 존재하나, 편의를 위해 제1 융착부(320)와 제2 융착부(330) 위치에 따라 도면부호를 달리했다.

본 발명의 열융착층(321;331)은 고분자 수지층으로, 이차전지용 파우치의 실링(sealing)을 위한 열융착층(321;331)으로 일반적으로 사용되는 고분자 수지면 되고 그 재질이 특별히 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 열융착층(321;331)으로는 폴리올레핀계 고분자 또는 폴리올레핀과 아크릴산의 공중합체 등을 이용할 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 열융착층(321;331)으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체 또는 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 열융착층(321;331)은 금속층(323;333)에 의하여 상기 파우치(1) 외부로 노출되는 것이 방지된다. 그러므로 본 발명의 열융착층(321;331)은 파우치(1) 외부와 직접 접촉하지 않는다. 또한 본 발명의 금속층(323;333)는 그 내측이 열융착층(321;331)에 의하여 적층되어 있는바, 금속층(323;333)이 이차전지의 단자와 접촉되지 않고, 열융착층(321;331)의 두께 역시 절연 저항을 갖기에 충분한 바, 전류가 누설될 염려가 없다.

도 3에서 볼 수 있듯이, 이격부(310)는 두 개의 열융착층(321;331) 사이에 배치된다. 따라서 이격부(310)가 배치되어 있는 부분에는 열융착층(321;331)의 융착이 이루어지지 않고, 그에 따라 제2 융착부(330)의 실링력이 약화되는 것이다.

표 1은 이격부(310)의 지름 크기와 개수에 따라 파우치(1) 내부의 가스 발생량이 얼마나 증가될 수 있는지와 장치의 수명이 어떻게 달라지는지를 나타낸 표이다. 표 1의 실험조건을 살펴보면, 상부 시트(100)와 하부 시트(100)의 각각의 열융착층(321;331)은 40㎛, 금속층과 외피층은 95㎛으로 형성되어, 실링부(300) 형성시 열융착층(321;331)의 녹아서 융착되는 두께는 상부 시트(100)와 하부 시트(100)의 각각의 열융착층(321;331)이 17.5㎛로 형성되어, 실링부(300)의 두께가 225㎛로 형성되어 제1 융착부(320)의 융착 비율이 56.25%인 것을 실험 조건으로 한다.

본 발명에서 바람직하게 쓰일 수 있는 조건은 가스 발생량이 3.4% 증가하고 장치 수명이 220일 이상으로 형성될 수 있는 것이다. 여기서 가스 발생량이란, 파우치(1)의 스웰링 문제가 벤팅 문제가 발생하지 않으면서 파우치(1) 내부의 부피가 증가함으로써 이차 전지에서 발생하는 가스 발생량 3.4% 증가할 수 있음을 의미한다. 표 1을 보면, 실시예 1 내지 6이 해당 조건을 만족하며, 가장 바람직하게는 실시예 3이 본 발명의 일실시예가 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 파우치(1)의 실링부(300)의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성된다. 상기 실링부(300)의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성될 때, 해당 값을 기준으로 실링부(300)의 실링이 해제되면서 가스가 발생될 수 있는 양이 3.4% 이상 증가하며, 장치의 수명이 220일 이상으로 형성된다.

실링부(300)의 융착면 사이에 이격부(310)이 배치되면, 열융착층(321;331)의 융착비율이 당연히 낮아질 수 밖에 없는데, 실링부(300)의 융착비율이 30%보다 낮으면 전체적인 실링력이 너무 작아져 실링부(300)의 파우치(1) 내부공간에 대한 밀폐 능력 확보라는 역할을 수행할 수 없으며, 실링부(300)의 융착비율이 55%보다 높다면 파우치(1) 내측에 실링이 과도하게 융착되어 과도한 실링력이 형성되게 된다. 이에 따라 실링부(300)의 열융착층(321;331)이 녹아 흘러 내릴 가능성이 있고, 이렇게 녹아 흘러내린 열융착층(321;331)에 의해 절연 저항의 파괴가 발생될 수 있다. 따라서 표 1의 비교예 1과 같이 가스발생량과 장치 수명이 급격히 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서 위와 같은 이유 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 파우치(1)의 실링부(300)의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 융착부(320)의 상기 열융착층(321)의 융착 비율은 51% 내지 61.5%로 형성된다. 표 1 실험조건에서는 실링부(300)의 두께를 225㎛로 하여 실링부(1)의 제1 융착부(320)의 열융착층(321)의 융착 비율을 56.25%인 것으로 설정하였다. 그러나 제1 융착부(320)의 열융착층(321)의 융착비율은 가변적인 부분이고, 본 발명의 일실시예에 따르면 제1 융착부(320)의 상기 열융착층(321)의 융착 비율은 51% 내지 61.5%로 형성된다. 이와 같은 수치 설정의 이유는, 제1 융착부(320)의 열융착층(321)의 융착비율이 51% 미만으로 설정되면 전체적인 실링부(300)의 융착비율이 낮아져 실링부(300)의 파우치(1) 내부공간에 대한 밀폐기능을 할 수 없으며, 제1 융착부(320)의 열융착층(321)의 융착비율이 61.5%를 초과하는 경우에는 파우치(1) 내측에 실링이 과도하게 융착되어 과도한 실링력이 형성되게 되어 절연 저항의 파괴가 발생될 수 있기 때문이다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 이격부(310)의 지름은 5㎛ 내지 20㎛로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 이격부(310)는 2개 이상 포함하고, 인접하는 이격부(310)의 단면 중심 간의 거리인 제1 이격거리(L1)가 1.15mm 내지 1.35mm로 형성된다.

이격부(310)는 위에서 언급되었듯이 단면이 원인 실 형태로 형성될 수 있다. 이격부(310)의 단면 원의 지름은 5㎛ 내지 20㎛로 형성된다. 이격부(310)의 단면 원의 지름이 5㎛ 미만으로 형성될 경우에는 이격부(310)의 단면적이 지나치게 작아져서 실링부(300)의 융착면 사이의 실링력을 약화시키는 것에 한계가 있다. 또한, 이격부(310)의 단면 원의 지름이 20 ㎛를 초과하는 경우에는 실링부(300)의 융착면 사이의 융착 정도가 지나치게 약해져 실링부(300)의 파우치(1) 내부공간에 대한 밀폐력 확보라는 기본적인 기능을 수행하는 것에 한계가 나타난다. 따라서 이격부의 단면 원은 5㎛ 내지 20㎛로 형성되는 것이다.

표 1을 보면 가스 발생량이나 수명 측면에서 보았을 때, 실시예 3의 경우가 가장 효과적이다. 실시예 3은 이격부(310)의 단면 지름이 10㎛로 형성되고, 이격부(310)가 3개로 형성된다. 또한 도 3을 보면, 인접하는 이격부(310)의 단면 중심 간의 거리를 제1 이격거리(L1)라고 지칭하고, 상기 이격부(310) 중 실링부(300)의 최내측(300a)에 가장 가까운 이격부(310)의 단면 중심과 상기 실링부(300)의 최내측(300a) 간의 거리를 제2 이격 거리(L2)라고 지칭할 때, 실시예 3은 제1 이격거리(L1) 또는 제2 이격거리(L2)가 1.25mm로 형성되고, 실링부(300)의 최내측(300a)과 최외측 사이의 거리(실링부(300)의 폭)가 5mm로 형성된다.

그러나 실험 환경의 변화나 배터리 구조 변경 및 배터리 사용 환경의 변화에 따라 최적의 수치는 변경될 수 있으며, 그에 따라 본 발명에서는 이격부(310)의 개수가 2개 이상으로 형성될 때 제1 이격거리(L1) 또는 제2 이격거리(L2)를 1.15mm 내지 1.35mm 사이로 형성되도록 설정한다. 제1 이격거리(L1) 또는 제2 이격거리(L2)가 1.15mm보다 작은 경우에는 이격부(310) 간의 거리가 너무 작아져 실링부(300)의 전체적인 밀폐적 저하를 일으켜 실링부(300)의 실링력 확보라는 기본적인 기능을 수행하는 것에 한계가 나타난다. 또한, 제1 이격거리(L1) 또는 제2 이격거리(L2)가 1.35mm보다 큰 경우에는 상대적으로 제1 융착부(320)의 융착면 면적이 넓어지므로 제1 융착부(320)의 실링력이 강해져 본 발명의 단계적 실링 해제가 일어나기 힘들어질 수 있으며 그에 따라 본 발명의 본 목적이 퇴색되는 문제점이 생긴다. 따라서 제1 이격거리(L1) 또는 제2 이격거리(L2)를 1.15mm 내지 1.35mm 사이로 형성되도록 설정한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 이격부(310)의 지름과 상기 제1 이격 거리(L1) 간의 관계는, 상기 이격부(310)의 지름의 5㎛ 내지 10㎛ 범위와 상기 이격 거리(L)의 1.15mm 내지 1.25mm 범위에서, 상기 제1 이격 거리(L1)가 0.01mm 증가함에 따라 상기 이격부(310)의 지름이 0.5㎛ 증가하는 관계를 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 파우치(1)에서, 상기 이격부(310)의 지름과 상기 제1 이격 거리(L1) 간의 관계는, 상기 이격부(310)의 지름의 10㎛ 내지 20㎛ 범위와 상기 제1 이격 거리(L1)의 1.25mm 내지 1.35mm 범위에서, 상기 제1 이격 거리(L1)가 0.01mm 증가함에 따라 상기 이격부(310)의 지름이 1㎛ 증가하는 관계를 갖는다.

본 발명의 이격부(310)의 지름은 커질수록 실링부(300)의 융착력을 약화시키고, 제1 이격 거리(L1)가 커질수록 실링부(300)의 융착력은 강화된다. 따라서 본 발명에서는 이격부(310)의 지름과 제1 이격거리(L1) 간의 관계가 중요하다.

표 1을 보면, 이격부(310)의 지름이 10㎛이고 제1 이격 거리(L1)가 1.25mm일 때 최적의 조건(실시예 3)임을 알 수 있다.

먼저, 이격부(310)의 지름의 5㎛ 내지 10㎛ 범위와 제1 이격 거리(L1)의 1.15mm 내지 1.25mm 범위에서의 관계에 대해 설명한다. 제1 이격 거리(L1)가 0.01mm 증가함에 따라 이격부(310)의 지름이 0.5㎛ 증가하는 관계를 갖는다. 이와 같은 관계를 갖는 이유는, 이격거리가 증가함에 따라 제1 융착부(320)의 융착력이 강해지므로 그에 대응하기 위해 이격부(310)의 지름을 증가시킴으로써 전체적인 실링부(300)의 실링력의 균형을 맞추기 위함이다. 따라서 이격부(310)의 지름이 가장 큰 10㎛로 형성되면, 제1 이격 거리(L1)가 1.25mm로 형성되고, 이격부(310)의 지름이 가장 작은 5㎛로 형성되면, 제1 이격 거리(L1)가 1.15mm로 형성된다.

이격부(310)의 지름의 10㎛ 내지 20㎛ 범위와 제1 이격 거리(L1)의 1.25mm 내지 1.35mm 범위에서의 관계에 대해 설명한다. 제1 이격 거리(L1)가 0.01mm 증가함에 따라 이격부(310)의 지름이 1㎛ 증가하는 관계를 갖는다. 이와 같은 관계를 갖는 이유는, 이격거리가 증가함에 따라 제1 융착부(320)의 융착력이 강해지므로 그에 대응하기 위해 이격부(310)의 지름을 증가시킴으로써 전체적인 실링부(300)의 실링력의 균형을 맞추기 위함이다. 따라서 이격부(310)의 지름이 가장 큰 20㎛로 형성되면, 제1 이격 거리(L1)가 1.35mm로 형성되고, 이격부(310)의 지름이 가장 작은 10㎛로 형성되면, 제1 이격 거리(L1)가 1.25mm로 형성된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 : 이차전지용 파우치
100 : 상부 시트
200 : 하부 시트
300 : 실링부
310 : 이격부
320 : 제1 융착부
321 : 제1 융착부의 열융착층
330 : 제2 융착부
331 : 제2 융착부의 열융착층
L1 : 제1 이격거리
L2 : 제2 이격거리

Claims

전극조립체를 수용하는 파우치의 외곽에서 상기 파우치의 내부 공간을 형성하도록 상기 파우치의 상부 시트와 하부 시트가 서로 밀봉되어 형성되는 실링부; 및
상기 실링부 내의 일부분에서 상기 상부 시트와 상기 하부 시트가 서로 이격되도록 상기 상부 시트와 상기 하부 시트 사이에 배치되는 이격부를 포함하고,
상기 이격부는 단면이 원형인 실 형태로 형성되며 상기 실링부보다 녹는점이 높게 제공되어 상기 실링부에서 상기 이격부가 배치된 부분의 실링력이 상기 이격부가 배치되지 않은 부분의 실링력보다 약하게 제공되는, 이차전지용 파우치.
청구항 1에 있어서,
상기 이격부는,
나일론을 포함한 재질로 형성되는, 이차전지용 파우치.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 시트 및 상기 하부 시트는 각각 열융착층, 상기 열융착층 상의 금속층 및 상기 금속층 상의 외피층을 포함하고,
상기 실링부의 밀봉은 상기 상부 시트와 상기 하부 시트의 열융착층이 서로 융착되면서 이루어지며,
상기 이격부는 상기 열융착층 사이에 배치되는, 이차전지용 파우치.
청구항 3에 있어서,
상기 실링부의 열융착층의 전체 융착 비율은 30% 내지 55%로 형성되는, 이차전지용 파우치.
청구항 4에 있어서,
상기 실링부는,
상기 열융착층의 두께가 일정하게 유지되는 제1 융착부 및 상기 이격부에 의해 상기 열융착층의 두께가 달라지면서 실링력이 가장 약하게 형성되는 제2 융착부를 포함하는, 이차전지용 파우치.
청구항 4에 있어서,
상기 이격부 단면의 지름은 5㎛ 내지 20㎛로 형성되는, 이차전지용 파우치.
청구항 1에 있어서,
상기 이격부는 2개 이상 포함하고,
인접하는 이격부의 단면 중심 간의 거리인 제1 이격거리(L1)가 1.15mm 내지 1.35mm로 형성되는, 이차전지용 파우치.