JP2021517710A - 二次電池用パウチ及びパウチ型二次電池 - Google Patents

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laminated
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ハン・ヨン・イ
ソン・キュ・キム
ブム・ヨン・ジュン
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Abstract

前記課題を解決するための本発明の実施形態に係る二次電池用パウチは、第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層；第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層；金属からなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層されるガスバリアー層；及びセラミックからなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層を含む。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年３月４日付韓国特許出願第１０−２０１９−００２４８４６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池用パウチ及びパウチ型二次電池に関し、より詳しくは低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生しても、リチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）の発生を防止することができる二次電池用パウチ及びパウチ型二次電池に関する。
一般に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ−ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）及び電動自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が要求される大型製品と余剰発電電力や新材生エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。
電極組立体を製造するため、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的に、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布して正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と負極（Ａｎｏｄｅ）を製造する。そして、前記製造された正極及び負極の間に分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）等が形成され、単位セル等が互いに積層されることで、電極組立体が形成される。そして、このような電極組立体が特定のケースに収容されて電解液を注入すると、二次電池が製造される。
従来には、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生すると、負極にリチウムメッキが発生し、電極組立体の厚さが増加した。これによって、パウチ型二次電池全体の厚さが増加し、二次電池の組立品質を低下させ、体積に比べてのエネルギー効率が減少するという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生しても、リチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）の発生を防止することができる、二次電池用パウチ及びパウチ型二次電池を提供することである。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されなかったまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
前記課題を解決するための本発明の実施形態による二次電池用パウチは、第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層；第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層；金属からなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層されるガスバリアー層；及びセラミックスからなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層を含む。
また、前記セラミックは、ラムダ五酸化三チタン（ｌａｍｂｄａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）であってよい。
また、前記セラミックは、６０ＭＰａより大きい圧力が印加されると、ベータ五酸化三チタン（ｂｅｔａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）に変換され得る。
また、前記ガスバリアー層は、複数の層で形成されてよい。
また、前記熱放出層は、複数の前記ガスバリアー層の間に積層されてよい。
また、前記熱放出層は、前記ガスバリアー層より内側に積層されてよい。
また、前記表面保護層は、複数の層で形成されてよい。
また、複数の前記表面保護層は、ＰＥＴからなり、最外層に形成される第１表面保護層；及びナイロンからなり、前記第１表面保護層の内側に積層される、第２表面保護層を含んでよい。
また、前記シーラント層は、複数の層で形成されてよい。
また、複数の前記シーラント層は、ＰＰａからなり、最内層に形成される第１シーラント層；及びＣＰＰからなり、前記第１シーラント層の外側に積層される、第２シーラント層を含んでよい。
前記課題を解決するための本発明の実施形態によるパウチ型二次電池は、電極及び分離膜が交互に積層して形成される電極組立体；及び前記電極組立体を収納するパウチ型電池ケースを含み、この際、前記電池ケースは、第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層；第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層；金属からなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層されるガスバリアー層；及びセラミックからなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層を含む。
また、前記セラミックは、ラムダ五酸化三チタン（ｌａｍｂｄａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）であってよい。
また、前記ガスバリアー層は、複数の層で形成されてよい。
また、前記熱放出層は、複数の前記ガスバリアー層の間に積層されてよい。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の実施形態によれば、少なくとも次のような効果がある。
二次電池用パウチにラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）を含むセラミックからなる熱放出層が含まれ、圧力が印加されると、外部に熱を放出することで、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生しても、温度を増加させてリチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）の発生を防止することができる。
本発明に係る効果は、以上で例示された内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の組立図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の断面拡大図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の厚さが増加する姿を示した断面拡大図である。 本発明の一実施形態によるパウチフィルムの断面図である。 ラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）とベータ五酸化三チタン（Ｂｅｔａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）の概念図である。 本発明の他の実施形態によるパウチフィルムの断面図である。 本発明の他の実施形態によるパウチフィルムの表面保護層及びシーラント層が複合膜の構造を有する姿を示した断面図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば明確となるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、ただ本実施形態は、本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味として用いることができるであろう。また、一般的に用いられる辞典に定義されている用語は、明白かつ特別に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は語句で特に言及しない限り、複数型を含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の組立図である。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１は、図１に示すように、パウチ型の電池ケース１３、前記電池ケース１３の内部に収容される電極組立体１０を含む。
電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極及び負極など２つの電極と、電極等を相互絶縁させるために電極等の間に介在されるか、いずれか一つの電極の左側または右側に配置される分離膜を備えた積層構造体であってよい。前記積層構造体は、所定規格の正極と負極が分離膜を挟んで積層されてもよく、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ）形態に巻き取られ得るなど、制限されず多様な形態であってよい。２つの電極は、それぞれアルミニウムと銅を含む金属ホイルまたは金属メッシュ状の電極集電体に活物質スラリーが塗布された構造である。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤などが、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されてよい。溶媒は、後続の工程で除去される。
電極組立体１０は、図１に示すように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極及び負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０の外部に突出され、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動できる経路となる。電極組立体１０の集電体は、電極活物質が塗布された部分と電極活物質が塗布されていない末端部分、すなわち無地部で構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、無地部に別の導電部材を超音波溶接などで連結して形成されてもよい。このような電極タブ１１は、図１に示すように、電極組立体１０の一側から同一の方向に並んで突出されてもよいが、これに制限されず、それぞれ異なる方向に突出されてもよい。
電極組立体１０の電極タブ１１には、電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などで連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周りが包囲される。絶縁部１４は、電池ケース１３の上部パウチ１３１と下部パウチ１３２が熱融着されるシーリング部に限定されて位置し、電池ケース１３に接着される。そして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止し、電池ケース１３のシーリングを維持する。したがって、このような絶縁部１４は、電気がよく通らない非伝導性を有する不導体からなる。一般的に絶縁部１４としては、電極リード１２に付着しやすく、厚さが比較的薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁できれば、多様な部材を用いてよい。
電極リード１２は、正極タブ１１１及び負極タブ１１２の形成位置に応じて互いに同一方向に延長されてもよく、互いに反対方向に延長されてもよい。正極リード１２１及び負極リード１２２は、互いにその材質が異なってよい。すなわち、正極リード１２１は、正極板と同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極板と同一の銅（Ｃｕ）材質またはニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅材質であってよい。そして、電池ケース１３の外部に突出された電極リード１２の一部分は端子部となり、外部端子と電気的に連結される。
電池ケース１３は、柔軟性を有する材質からなるパウチである。そして、電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち端子部が露出されるように電極組立体１０を収容してシーリングされる。このような電池ケース１３は、図１に示すように、上部パウチ１３１と下部パウチ１３２を含む。下部パウチ１３２には、カップ部１３３が形成され、電極組立体１０を収容することができる収容空間１３３１が設けられ、上部パウチ１３１は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱されないように前記収容空間１３３１を上部でカバーする。図１では、カップ部１３３が下部パウチ１３２にのみ形成されたものに示されているが、これに制限されず、上部パウチ１３１にも形成され得るなど、多様に形成され得る。上部パウチ１３１と下部パウチ１３２は、図１に示すように、一側が互いに連結されて製造されてよいが、これに制限されず、互いに分離されて別に製造されるなど、多様に製造されてよい。
電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、下部パウチ１３２のカップ部１３３に設けられた収容空間１３３１に電極組立体１０が収容され、上部パウチ１３１が前記空間を上部でカバーする。そして、内部に電解液を注入して上部パウチ１３１と下部パウチ１３２の縁に形成されたシーリング部をシーリングする。電解液は、二次電池１の充放電時に電極の電気化学的反応によって生成されるリチウムイオンを移動させるためのものであって、リチウム塩と高純度有機溶媒類の混合物である非水質系有機電解液または高分子電解質を用いたポリマーを含んでよい。このような方法を介して、パウチ型二次電池１が製造され得る。
図２は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の断面拡大図であり、図３は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の厚さが増加する姿を示した断面拡大図である。
前記で記述したように、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生すると、充電電流密度が高くなり、それによって正極のリチウムイオンが負極活物質コーティング層に充分速やかに収容されない。それにより、負極の表面にリチウムイオンが蓄積され、金属リチウムに沈澱される。これをリチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）という。
負極にこのようなリチウムメッキが発生すると、図３に示すように、電極組立体１０の厚さが増加する。これによって、パウチ型二次電池１全体の厚さが増加し、二次電池１の組立品質を低下させ、体積に比べてのエネルギー効率が減少し得る。
図４は、本発明の一実施形態によるパウチフィルム１３４の断面図である。
本発明の一実施形態によれば、二次電池用パウチにラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）を含むセラミックからなる熱放出層１３４４が含まれ、圧力が印加されると、外部に熱を放出することで、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生しても、温度を増加させてリチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）の発生を防止することができる。
このため、本発明の一実施形態による二次電池用パウチは、第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層１３４２；第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層１３４３；金属からなり、前記表面保護層１３４２及び前記シーラント層１３４３の間に積層されるガスバリアー層１３４１；及びセラミックからなり、前記表面保護層１３４２及び前記シーラント層１３４３の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層１３４４を含む。また、前記セラミックは、ラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）であり、６０ＭＰａより大きい圧力が印加されると、ベータ五酸化三チタン（Ｂｅｔａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）に変換され得る。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の電池ケース１３であるパウチは、パウチフィルム１３４を引抜（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形して製造される。すなわち、パウチフィルム１３４をパンチなどで延伸させてカップ部１３３を形成することで製造される。本発明の一実施形態によれば、このようなパウチフィルム１３４は、図４に示すように、ガスバリアー層（Ｇａｓ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）１３４１、表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）１３４２、及びシーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）１３４３を含む。
ガスバリアー層１３４１は、パウチの機械的強度を確保し、二次電池１の外部のガスまたは水気などの出入を遮断し、電解液の漏れを防止する。一般に、ガスバリアー層１３４１は金属からなり、金属はアルミニウムを含んでよい。アルミニウムは、所定水準以上の機械的強度を確保できながらも重さが軽く、電極組立体１０と電解液による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを確保することができる。但し、これに制限されず、多様な材質がガスバリアー層１３４１に含まれてよい。例えば、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される１種または２種以上の混合物であってよい。このとき、前記ガスバリアー層１３４１を鉄が含有された材質で製造する場合には機械的強度が向上し、アルミニウムが含有された材質とする場合には柔軟性が向上するので、それぞれの特性を考慮して用いられ得る。
ガスバリアー層１３４１は、アルミニウムからなる場合は、３０から８０μｍの厚さを有し得る。もし３０μｍより薄いと、過度に薄くなるので成形性が低下し、ピンホール（Ｐｉｎｈｏｌｅ）が多くなるので電池の品質が低下するという問題がある。逆に、もし８０μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるので、二次電池の体積が増加してエネルギー密度が低下し得る。さらに好ましくは、ガスバリアー層１３４１は、３０から５０μｍの厚さを有し得る。
表面保護層１３４２は、第１ポリマーからなり、最外層に位置して外部との摩擦及び衝突から二次電池１を保護しながら、電極組立体１０を外部から電気的に絶縁させる。ここで最外層とは、前記ガスバリアー層１３４１を基準に、電極組立体１０が位置する方向の反対方向に向かうとき、最後に位置した層をいう。このような表面保護層１３４２を製造する第１ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、及びガラス繊維からなる群から選択された一つ以上の物質からなってよい。特に、主に耐磨耗性及び耐熱性を有するナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーが用いられる。
表面保護層１３４２は、ＰＥＴからなる場合は、１２から２５μｍの厚さを有し得る。もし１２μｍより薄いと、外部絶縁性が低下し、ガスバリアー層１３４１との接着性も低下するという問題がある。逆に、もし２５μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるので、二次電池の体積が増加し、エネルギー密度が低下し得る。さらに好ましくは、表面保護層１３４２は、２０から２５μｍの厚さを有し得る。
表面保護層１３４２は、ある一つの物質からなる単一膜の構造を有してもよいが、複数の層で形成されてもよい。すなわち、２つ以上の物質がそれぞれ層を成して形成された複合膜の構造を有してよい。このような場合、複数の表面保護層１３４２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、最外層に形成される第１表面保護層、及びナイロン（Ｎｙｌｏｎ）からなり、前記第１表面保護層の内側に積層される第２表面保護層を含んでよい。
シーラント層１３４３は、第２ポリマーからなり、最内層に位置して電極組立体１０と直接的に接触する。ここで、最内層とは、前記ガスバリアー層１３４１を基準に電極組立体１０が位置する方向に向かうとき、最後に位置した層をいう。パウチは、前記のような積層構造のパウチフィルム１３４を、パンチなどを用いて引抜（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸されて袋状の収容空間１３３１を含むカップ部１３３を形成しながら製造される。そして、このような収容空間１３３１に電極組立体１０が内部に収容されると電解液を注入する。その後、上部パウチ１３１と下部パウチ１３２を互いに接触させ、シーリング部に熱圧着を行うと、シーラント層１３４３同士に接着されることでパウチがシーリングされる。このとき、シーラント層１３４３は、電極組立体１０と直接的に接触するので絶縁性を有しなければならず、電解液とも接触するので耐食性を有しなければならない。また、内部を完全に蜜閉して内部及び外部の間の物質移動を遮断しなければならないので、高いシーリング性を有しなければならない。すなわち、シーラント層１３４３同士に接着されたシーリング部は、優れた熱接着強度を有しなければならない。一般的に、このようなシーラント層１３４３を製造する第２ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル系高分子、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート、テフロン（登録商標）、及びガラス繊維からなる群から選択された一つ以上の物質からなってよい。特に、主にポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が用いられる。ポリプロピレン（ＰＰ）は、引張強度、剛性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性などの機械的物性と耐食性などの化学的物性に優れ、シーラント層１３４３を製造するのに主に用いられる。さらに、無延伸ポリプロピレン（Ｃａｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）または酸処理されたポリプロピレン（Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）またはポリプロピレン−ブチレン−エチレンの三元共重合体で構成されてもよい。ここで、酸処理されたポリプロピレンは、ＭＡＨ ＰＰ（マレ
イックアンハイドライドポリプロピレン）であってよい。
シーラント層１３４３は、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる場合は、３０から１００μｍの厚さを有し得る。もし３０μｍより薄いと、シーリング時に内部が破壊されるなど、シーリングの耐久性が低下するという問題がある。逆に、もし１００μｍより厚いと、パウチ全体の厚さが厚くなるので、二次電池の体積が増加してエネルギー密度が低下し得る。さらに好ましくは、シーラント層１３４３は、５０から８０μｍの厚さを有し得る。
シーラント層１３４３は、ある一つの物質からなる単一膜の構造を有してもよいが、複数の層で形成されてもよい。すなわち、２つ以上の物質がそれぞれ層を成して形成された複合膜の構造を有してよい。このような場合、複数のシーラント層１３４３は、酸処理されたポリプロピレン（Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰａ）からなり、最内層に形成される第１シーラント層、及び無延伸ポリプロピレン（Ｃａｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＣＰＰ）からなり、前記第１シーラント層の外側に積層される第２シーラント層を含んでよい。
本発明の一実施形態によれば、パウチフィルム１３４は、セラミックからなり、表面保護層１３４２及びシーラント層１３４３の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層１３４４をさらに含む。
熱放出層１３４４は、セラミックからなり、このようなセラミックは、熱を吸収した後、特定の圧力が印加されると、他の物質に変換されながら、前記吸収した熱を外部に放出する。ここで、セラミックは、ラムダ五酸化三チタン（λ−Ｔｉ３Ｏ５）であってよい。
このような熱放出層１３４４は、図４に示すように、ガスバリアー層１３４１より内側に積層されてよい。特に、熱放出層１３４４の一面がガスバリアー層１３４１に直接接触して積層されることが好ましい。それにより、熱放出層１３４４は、電極組立体１０とガスバリアー層１３４１との間に配置されるので、電極組立体１０の厚さが増加するとき、金属からなるガスバリアー層１３４１によって熱放出層１３４４に圧力が効果的に印加され得る。
図５は、ラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）とベータ五酸化三チタン（Ｂｅｔａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）の概念図である。
ラムダ五酸化三チタン（λ−Ｔｉ３Ｏ５）は、図５に示すように、チタン原子（Ｔｉ）と酸素原子（Ｏ）にのみ構成されており、約２３０ｋＪ／Ｌの熱を吸収することができる。そして、ラムダ五酸化三チタンが熱を吸収して貯蔵した状態で、約６０ＭＰａより大きい圧力が印加されると、ベータ五酸化三チタン（β−Ｔｉ３Ｏ５）に変換される。このとき、ラムダ五酸化三チタンとベータ五酸化三チタンは、互いに原子等の物理的結合構造のみが異なり、構成物質が化学的に異なるものではない。
ラムダ五酸化三チタンが圧力の印加を受けてベータ五酸化三チタンに変換されながら、前記貯蔵された約２３０ｋＪ／Ｌの熱を外部に放出する。それにより、周辺の温度を上昇させる。
前記記述したように、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生すると、充電電流密度が高くなり、負極にリチウムメッキが発生し、電極組立体の厚さが増加した。これによって、パウチ型二次電池全体の厚さが増加し、二次電池の組立品質を低下させ、体積に比べてのエネルギー効率が減少するという問題があった。
しかし、本発明の一実施形態によれば、二次電池用パウチにラムダ五酸化三チタン（Ｌａｍｂｄａ Ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）を含むセラミックからなる熱放出層１３４４が含まれ、圧力が印加されると、外部に熱を放出することで、低温で過電圧（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生しても温度を増加させ、リチウムメッキ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ）の発生を防止することができる。
熱を放出したベータ五酸化三チタンは、再び周辺の熱を吸収することで、ラムダ五酸化三チタンに変換される。したがって、熱放出層１３４４は、前記の過程を継続的に繰り返し得る。
図６は、本発明の他の実施形態によるパウチフィルム１３４ａの断面図である。
本発明の一実施形態によるパウチフィルム１３４は、ガスバリアー層１３４１は単一膜の構造を有し、熱放出層１３４４はガスバリアー層１３４１より内側に積層される。
しかし、本発明の他の実施形態によるパウチフィルム１３４ａは、図６に示すように、ガスバリアー層１３４１ａ、１３４１ｂは複数の層で形成されてもよい。すなわち、２つ以上の物質がそれぞれ層を成して形成された複合膜の構造を有してよい。このような場合にも、複数のガスバリアー層１３４１ａ、１３４１ｂは、全て同一の種類の金属からなることもできる。すなわち、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される１種または２種以上の混合物からなることもできる。
そして、熱放出層１３４４は、図６に示すように、複数のガスバリアー層１３４１ａ、１３４１ｂの間に積層されてよい。特に、熱放出層１３４４の両面が、全てガスバリアー層１３４１ａ、１３４１ｂに直接接触して積層されることが好ましい。それにより、電極組立体１０の厚さが増加するとき、金属からなるガスバリアー層１３４１ａ、１３４１ｂによって熱放出層１３４４に圧力がさらに効果的に印加され得る。
図７は、本発明の他の実施形態によるパウチフィルム１３４ａの表面保護層１３４２及びシーラント層１３４３が複合膜の構造を有する姿を示した断面図である。
本発明の他の実施形態によるとしても、表面保護層１３４２は、ある一つの物質からなる単一膜の構造を有してもよいが、複数の層で形成されてもよい。すなわち、２つ以上の物質がそれぞれ層を成して形成された複合膜の構造を有してよい。このような場合、複数の表面保護層１３４２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、最外層に形成される第１表面保護層１３４２ａ、及びナイロン（Ｎｙｌｏｎ）からなり、前記第１表面保護層の内側に積層される第２表面保護層１３４２ｂを含んでよい。
シーラント層１３４３は、ある一つの物質からなる単一膜の構造を有してもよいが、複数の層で形成されてもよい。すなわち、２つ以上の物質がそれぞれ層を成して形成された複合膜の構造を有してよい。このような場合、複数のシーラント層１３４３は、酸処理されたポリプロピレン（Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰａ）からなり、最内層に形成される第１シーラント層１３４３ａ、及び無延伸ポリプロピレン（Ｃａｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＣＰＰ）からなり、前記第１シーラント層の外側に積層される第２シーラント層１３４３ｂを含んでよい。
本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施され得るとのことを理解することができるであろう。よって、以上で記述した実施形態は、全ての面において例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその均等概念から導き出される様々な実施形態が本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。
１ パウチ型二次電池
１０ 電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）
１１ 電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）
１２ 電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）
１３ 電池ケース
１４ 絶縁部
１１１ 正極タブ
１１２ 負極タブ
１２１ 正極リード
１２２ 負極リード
１３１ 上部パウチ
１３２ 下部パウチ
１３３ カップ部
１３４ パウチフィルム
１３４ａ パウチフィルム
１３３１ 収容空間
１３４１，１３４１ａ，１３４１ｂ ガスバリアー層（Ｇａｓ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）
１３４２ 表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）
１３４２ａ 第１表面保護層
１３４２ｂ 第２表面保護層
１３４３ シーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）
１３４３ａ 第１シーラント層
１３４３ｂ 第２シーラント層
１３４４ 熱放出層

Claims (14)

  1. 第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層；
    第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層；
    金属からなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層されるガスバリアー層；及び
    セラミックからなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層を含む二次電池用パウチ。
  2. 前記セラミックは、
    ラムダ五酸化三チタン（ｌａｍｂｄａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）である、請求項１に記載の二次電池用パウチ。
  3. 前記セラミックは、
    ６０ＭＰａより大きい圧力が印加されると、ベータ五酸化三チタン（ｂｅｔａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）に変換される、請求項２に記載の二次電池用パウチ。
  4. 前記ガスバリアー層は、
    複数の層で形成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池用パウチ。
  5. 前記熱放出層は、
    複数の前記ガスバリアー層の間に積層される、請求項４に記載の二次電池用パウチ。
  6. 前記熱放出層は、
    前記ガスバリアー層より内側に積層される、請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池用パウチ。
  7. 前記表面保護層は、
    複数の層で形成される、請求項１〜６の何れか一項に記載の二次電池用パウチ。
  8. 複数の前記表面保護層は、
    ＰＥＴからなり、前記最外層に形成される第１表面保護層；及び
    ナイロンからなり、前記第１表面保護層の内側に積層される、第２表面保護層を含む、請求項７に記載の二次電池用パウチ。
  9. 前記シーラント層は、
    複数の層で形成される、請求項１〜８の何れか一項に記載の二次電池用パウチ。
  10. 複数の前記シーラント層は、
    ＰＰａからなり、前記最内層に形成される第１シーラント層；及び
    ＣＰＰからなり、前記第１シーラント層の外側に積層される、第２シーラント層を含む、請求項９に記載の二次電池用パウチ。
  11. 電極及び分離膜が交互に積層して形成される電極組立体；及び
    前記電極組立体を収納するパウチ型電池ケースを含み、この際、
    前記電池ケースは、
    第１ポリマーからなり、最外層に形成される表面保護層；
    第２ポリマーからなり、最内層に形成されるシーラント層；
    金属からなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層されるガスバリアー層；及び
    セラミックからなり、前記表面保護層及び前記シーラント層の間に積層され、特定の圧力が印加されると、外部に熱を放出する熱放出層を含むパウチ型二次電池。
  12. 前記セラミックは、
    ラムダ五酸化三チタン（ｌａｍｂｄａ ｔｒｉｔｉｔａｎｉｕｍ ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ）である、請求項１１に記載のパウチ型二次電池。
  13. 前記ガスバリアー層は、
    複数の層で形成される、請求項１１または１２に記載のパウチ型二次電池。
  14. 前記熱放出層は、
    複数の前記ガスバリアー層の間に積層される、請求項１３に記載のパウチ型二次電池。
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