JP2023540727A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体に取り付けられた電極リードと、内部に前記電極組立体を収納するケースと、前記電極リードの外面の一部を覆い包むように形成され、前記電極リードと前記ケースとの間に介在されるリードフィルムと、前記ケースの少なくとも一部に形成されたベント領域と、前記ベント領域に挿入され、最下層に第１樹脂、最上層に第２樹脂、中間層に第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材と、を含み、前記第２樹脂は前記第１樹脂よりも融点が高い樹脂であり、前記第３樹脂は前記第２樹脂よりも融点が高い樹脂である。

Description

本出願は、２０２１年４月１５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００４９３８０号に基づく優先権を主張する。
本発明は、二次電池に関し、より詳しくは、ベント部材を備えた二次電池に関する。
多様な製品に適用可能であって、高いエネルギー密度などの電気的特性に優れた二次電池は、携帯用機器だけでなく、電力で駆動する電気自動車（ＥＶ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：ｈｙｂｒｉｄ ＥＶ）にも広く適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるだけでなく、エネルギー消費過程で副産物が発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在広く使用されている二次電池としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などが挙げられる。
二次電池は、一般に、正極／分離膜／負極の構造を有する少なくとも一つの単位セルを含む電極組立体を、外層、金属バリアー層、シーラント層が順次に積層されたラミネートシートからなるケースに収納し、前記シーラント層のシーラント樹脂を融着して電極組立体を封止した構造を有する。
従来、二次電池においては、二次電池内部の短絡、過充電または過放電、温度調節などの多様な原因により発火することがある。このとき、二次電池の内部温度が急激に上昇すると同時に隣接セルへと熱が伝達される熱暴走現象（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）が発生し、火災がさらに広がるおそれがある。
熱暴走現象が発生したとき、すなわち二次電池の内部温度が上昇するとき、ガスによる電極の損傷を最小化するため、ガスを一方向に排出するディレクショナル・ベンティング（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｎｔｉｎｇ）特性が要求される。しかし、従来の二次電池は、特定方向にガス排出を誘導し難いという問題がある。
したがって、本発明は、特定方向にガス排出を誘導して安全性が向上した二次電池を提供することを目的とする。
本発明が解決しようとする課題は、特定方向へとガス排出を誘導することで安全性が向上した二次電池を提供することである。
上記の課題を達成するため、本発明の一態様によれば、下記の具現例の二次電池が提供される。
第１具現例は、
電極組立体と、
前記電極組立体に取り付けられた電極リードと、
内部に前記電極組立体を収納するケースと、
前記電極リードの外面の一部を覆い包むように形成され、前記電極リードと前記ケースとの間に介在されるリードフィルムと、
前記ケースの少なくとも一部に形成されたベント領域と、
前記ベント領域に挿入され、最下層に第１樹脂、最上層に第２樹脂、中間層に第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材と、を含み、
前記第２樹脂は、前記第１樹脂よりも融点が高い樹脂であり、
前記第３樹脂は、前記第２樹脂よりも融点が高い樹脂であることを特徴とする二次電池に関する。
第２具現例によれば、第１具現例において、
前記中間層と前記最下層との間でベンティングが発生し得る。
第３具現例によれば、第１具現例または第２具現例において、
前記第１樹脂の融点が９０℃以上１００℃未満であり得る。
第４具現例によれば、第１具現例～第３具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第１樹脂が炭素数８のコモノマー（ｃｏｍｏｎｏｍｅｒ）を有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。
第５具現例によれば、第１具現例～第４具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第１樹脂の多分散性指数（ＰＤＩ：ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が２．６未満であり得る。
第６具現例によれば、第４具現例または第５具現例において、
前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数８のコモノマーの含量が、前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％以上であり得る。
第７具現例によれば、第１具現例～第６具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第１樹脂の結晶化温度が８０℃～９０℃であり得る。
第８具現例によれば、第１具現例～第７具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第１樹脂の重量平均分子量が１００，０００ｇ／ｍｏｌ～２５０，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。
第９具現例によれば、第４具現例～第８具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン（ｍｅｔａｌｌｏｃｅｎｅ）触媒の存在下で重合されたものであり得る。
第１０具現例によれば、第１具現例～第９具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ケースは前記電極組立体を密封するために形成されたシーリング部を備え得、前記シーリング部はシーラント樹脂を含み得、前記ベント部材に含まれる前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンは前記シーラント樹脂よりも融点の低いものであり得る。
第１１具現例によれば、第１具現例～第１０具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第２樹脂の融点が１００℃～１３０℃であり得る。
第１２具現例によれば、第１具現例～第１１具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第２樹脂が炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。
第１３具現例によれば、第１具現例～第１２具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第２樹脂の多分散性指数（ＰＤＩ）が２．６以上４以下であり得る。
第１４具現例によれば、第１２具現例または第１３具現例において、
前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数６以上のコモノマーの含量が、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％未満であり得る。
第１５具現例によれば、第１具現例～第１４具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第２樹脂の結晶化温度が９０℃超過１１５℃以下であり得る。
第１６具現例によれば、第１具現例～第１５具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第２樹脂の重量平均分子量が２５０，０００ｇ／ｍｏｌ超過４００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であり得る。
第１７具現例によれば、第１２具現例～第１６具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン触媒の存在下で重合されたものであり得る。
第１８具現例によれば、第１具現例～第１７具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第３樹脂の融点が１３０℃超過であり得る。
第１９具現例によれば、第１具現例～第１８具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記第３樹脂が高密度ポリエチレン、ランダムポリプロピレン、またはこれらの混合物を含み得る。
第２０具現例によれば、第１具現例～第１９具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント部材が１００℃以上で溶融してガスを排出するものであり得る。
第２１具現例によれば、第２０具現例において、
前記ベント部材が１．５ａｔｍ以上の圧力でベンティングするものであり得る。
第２２具現例によれば、第１具現例～第２１具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント部材の１００℃以上における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。
第２３具現例によれば、第１具現例～第２２具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント部材の１００℃以上における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。
第２４具現例によれば、第１具現例～第２３具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント部材の常温～６０℃における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。
第２５具現例によれば、第１具現例～第２４具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント部材の常温～６０℃における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。
第２６具現例によれば、第１０具現例～第２５具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記ベント領域が前記シーリング部に位置し得る。
第２７具現例によれば、第２６具現例において、
前記ベント領域が前記ケースの角側のシーリング部に位置し得る。
第２８具現例によれば、第１具現例～第２７具現例のうちのいずれか一具現例において、
前記二次電池がパウチ型二次電池であり得る。
本発明の一実施形態による二次電池は、最下層に第１樹脂、最上層に前記第１樹脂よりも融点の高い第２樹脂、中間層に前記第２樹脂よりも融点の高い第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材を備えることで、ベント領域へのガス排出を誘導し易いだけでなく、ベント部材の剛性を改善することができる。これにより、電池の安全性が向上する。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態による二次電池の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による二次電池を示した平面図である。 本発明の一実施形態による二次電池において、ベンティングが発生する状態を示した図である。 本発明の他の実施形態による二次電池を示した平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による二次電池を示した平面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
本発明の一実施形態による二次電池は、電極リードが取り付けられた電極組立体と、内部に前記電極組立体を収納するケースと、前記電極リードの外面の一部を覆い包むように形成され、前記電極リードと前記ケースとの間に介在されるリードフィルムと、前記ケースの少なくとも一部に形成されたベント領域と、前記ベント領域に挿入され、最下層に第１樹脂、最上層に第２樹脂、中間層に第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材と、を含む。このとき、前記第２樹脂は前記第１樹脂よりも融点の高い樹脂であり、前記第３樹脂は前記第２樹脂よりも融点の高い樹脂である。
図１及び図２は、本発明の一実施形態による二次電池を示した図である。
図１及び図２を参照すると、二次電池１０は、電極リード１１が取り付けられた電極組立体１２、及びケース１３を備える。
前記電極組立体１２は、正極板、負極板、及び分離膜を含む。電極組立体１２は、分離膜を介在して正極板と負極板とが順次に積層され得る。
正極板は、導電性に優れた金属薄板、例えばアルミニウム（Ａｌ）ホイルからなる正極集電体、及びその少なくとも一面にコーティングされた正極活物質層を含み得る。また、前記正極板は、一側端部に金属材質、例えばアルミニウム（Ａｌ）材質からなる正極タブを含み得る。前記正極タブは正極板の一側端部から突出し得る。前記正極タブは、正極板の一側端部に溶接されるかまたは導電性接着剤を用いて接合され得る。
負極板は、導電性金属薄板、例えば銅（Ｃｕ）ホイルからなる負極集電体、及びその少なくとも一面にコーティングされた負極活物質層を含み得る。また、前記負極板は、一側端部に金属材質、例えばニッケル（Ｎｉ）材質で形成された負極タブを含み得る。前記負極タブは負極板の一側端部から突出し得る。前記負極タブは、負極板の一側端部に溶接されるかまたは導電性接着剤を用いて接合され得る。
分離膜は、正極板と負極板との間に位置し、正極板と負極板とを電気的に絶縁させる。前記分離膜は、正極板と負極板との間でリチウムイオンを通過させる多孔性膜であり得る。前記分離膜は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、またはこれらの複合フィルムを使用した多孔性膜を含み得る。
分離膜の表面には無機物コーティング層が備えられ得る。無機物コーティング層は、無機物粒子がバインダーによって互いに結合されて粒子同士の間に気孔構造（インタースティシャル・ボリューム）を形成した構造を有し得る。
電極組立体１２は、長いシート状の正極と負極とを分離膜が介在された状態で巻き取った構造のゼリーロール型（巻取型）電極組立体、所定大きさの単位で切り取った複数の正極と負極とを分離膜を介在させた状態で順次に積層した積層型（スタック型）電極組立体、所定単位の正極と負極とを分離膜を介在させた状態で積層したバイセル（ｂｉ－ｃｅｌｌ）またはフルセル（ｆｕｌｌ－ｃｅｌｌ）を巻き取った構造の積層／折り畳み型電極組立体などであり得る。
前記ケース１３は、電極組立体１２を収納する役割をする。
本発明の一実施形態において、前記ケース１３は、図１に示されたように、電極組立体１２を収納する収納部１３ａ、及び電極組立体１２を密封するために形成されたシーリング部１３ｂを備え得る。
前記シーリング部１３ｂは、シーラント樹脂を含み得、前記シーラント樹脂が前記収納部１３ａの外周面に沿って融着して電極組立体１２を密封することができる。
本発明の一実施形態において、前記ケース１３は、外部衝撃からの保護のための外層、水分を遮断する金属バリアー層、及びケースを密封するシーラント層からなる多層構造のフィルム形態で備えられ得る。
前記外層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロンなどを使用したポリエステル系フィルムを含み得、単一層または多層で構成され得る。
前記金属バリアー層は、アルミニウム、銅などを含み得る。
前記シーラント層は、シーラント樹脂を含み得、単一層または多層で構成され得る。
前記シーラント樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、酸変性ポリプロピレン（ＰＰａ、ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ランダムポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、またはこれらのうちの二つ以上を含み得る。前記エチレンプロピレン共重合体は、エチレンプロピレンゴム、エチレン－プロピレンブロック共重合体などを含み得るが、これによって限定されない。
本発明の一実施形態において、前記ケース１３はパウチ型であり得る。
パウチ型の電池ケース１３は、上部パウチ及び下部パウチを含み得る。ケース１３が上部パウチ及び下部パウチを含む場合、シーラント樹脂同士が対向するように上部パウチと下部パウチとを配置した後、対向するシーラント樹脂を熱と圧力によって相互に融着させることで電池を密封する構造を有し得る。
シーリング部１３ｂの融着は熱融着、超音波による融着などであり得るが、シーリング部１３ｂを融着可能であれば、特に制限されない。
シーリング部１３ｂは、一部実施形態において、ケース１３の周縁で４面シーリングまたは３面シーリングされ得る。３面シーリング構造においては、上部パウチと下部パウチとを一つのパウチシートから形成した後、上部パウチと下部パウチとの境界面を折り曲げて上部パウチ及び下部パウチに形成された収納部１３ａ同士を重ねた状態で、折曲部を除いた残り３面の周縁がシーリングされる。
前記電極リード１１は、図１に示されたように、電極リード１１の一部が前記ケース１３の外側に露出するようにケース１３に収納され得る。
本発明の一実施形態による二次電池１０は、リードフィルム１４を備える。
前記リードフィルム１４は、前記電極リード１１の外面の一部を覆い包み、電極リード１１とケース１３との間に介在される。例えば、リードフィルム１４が、電極リード１１と電極リード１１がケース１３から突出または延長する部分のケース１３のシーリング部１３ｂとの間に介在され、電極リード１１と前記ケース１３との結着を補助することができる。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１０は、前記ケース１３の少なくとも一部に形成されたベント領域（図示せず）を備え、前記ベント領域にベント部材１５が挿入され得る。熱暴走現象が発生したとき、前記ベント部材１５は、特定の方向へのガス排出を誘導して電池の安全性を向上させることができる。
前記ベント部材１５とケース１３とは熱融着を通じて重なり得る。他の例として、前記ベント部材１５とケース１３とはグルー（ｇｌｕｅ）などの接着剤を通じて重なり得る。さらに他の例として、前記ベント部材１５とケース１３とはクリップなどを通じて物理的に結合され得る。さらに他の例として、ケース１３を構成するフィルム、例えば、シーラント樹脂内にベント部材１５の少なくとも一部が埋め込まれ得る。
前記ベント部材１５は、３層以上の構造を有する。前記ベント部材１５は、最下層１５ａに第１樹脂を含み、最上層１５ｂに第２樹脂を含み、中間層１５ｃに第３樹脂を含む。前記ベント部材１５は、一面と他面とに融点が相異なる樹脂を含むことで、ベント部材１５の一面でベンティングが発生することになる。これにより、ベンティング方向を一方向に容易に調節可能である。例えば、融点が最も低い第１樹脂を含むベント部材１５の一面でベンティングが発生し得る。
ベント部材１５の剛性が足りないと、電池の内圧増加時に目的とする温度及び圧力以前の条件で早期ベンティングが発生するおそれがある。前記第３樹脂を含む場合、前記第３樹脂の融点が第１樹脂及び第２樹脂の融点より高いため、第１樹脂及び／または第２樹脂のみを含む場合よりも、ベント部材１５の剛性が改善できる。これにより、電池の内圧増加時に目的とする温度及び圧力以前の条件で早期ベンティングが発生することを防止することができる。
前記ベント部材１５は、正常温度の範囲、例えば常温～６０℃では優れたケース１３の密封性を有し、高温、例えば１００℃以上ではベント部材１５が挿入されたケースのシーリング強度が低下してベンティングを実現または誘発することができる。
図３は、本発明の一実施形態による二次電池において、ベンティングが発生する状態を示した図である。具体的には、図３は、本発明の一実施形態による二次電池に含まれたベント部材を示した断面図である。
図３を参照すると、電池が正常に作動する温度において、ベント部材はケースを外部から密封する役割をする。電池の異常作動によって電池の温度が過度に上昇すると、ベント部材が溶融しながら、ベント部材が挿入された部分のシーリング強度が低下する。したがって、この部分からガスが排出される。例えば、電池の内部ガスの圧力がベント部材とケースとの界面に加えられることで、ベント部材とケースとの間にギャップが形成されてそこからガスが排出され得る。
例えば、電池の異常作動によって電池の温度が過度に上昇すると、中間層１５ｃ及び最上層１５ｂよりも融点が低い、最下層１５ａに含まれた第１樹脂が溶融する。第１樹脂が溶融しながら、ベント部材が挿入された部分のシーリング強度が低下する。第２樹脂が第１樹脂よりも融点が高いため、最上層１５ｂよりも最下層１５ａが速く溶融する。これにより、最上層１５ｂよりも最下層１５ａ側でベンティングが発生し易い。第３樹脂は第１樹脂及び第２樹脂よりも融点が高いため、電池の温度が上昇しても中間層１５ｃは溶融し難い。
図３に示されたように、中間層１５ｃと最下層１５ａとの間でベンティングが発生し得る。前記中間層１５ｃと最下層１５ａとの融着特性が最下層１５ａとケース１３との融着特性よりも劣るため、中間層１５ｃと最下層１５ａとの間でベンティングが発生し得る。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、第１樹脂／第３樹脂／第２樹脂を順に積層した後、それを融着して製造し得る。例えば、第１樹脂／第３樹脂／第２樹脂が順に積層された後、熱融着され得る。他の例として、グルーなどの接着剤を通じて融着され得る。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃以上でベンティングし得る。前記ベント部材１５は、第２樹脂のみを含む場合よりも早期にベンティング可能である。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は１００℃以上、例えば１００℃～１２０℃でベンティングし、収納部から電池の外部へとガスを排出または排気可能である。特に、前記ベント部材１５は、１００℃以上、１．５ａｔｍ以上の圧力でベンティングし得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲及び／または上述した圧力条件でベンティングすることで、電池が正常作動するときは電池の密封が可能であり、電池の異常作動時のみにガス排出を誘導することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、第２樹脂のみを含む場合よりも、１００℃以上における最大シーリング強度がさらに低くなり得る。これにより、第２樹脂のみを含む場合よりも早期にベンティング可能である。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃以上における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、３ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または２．６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃～１２０℃における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、３ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または２．６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１２０℃以上における最大シーリング強度が３ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、２ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、０．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、０．１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または０．０５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲で上述したシーリング強度を満たす場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、より容易にベント特性を実現することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、第２樹脂のみを含む場合よりも、常温～６０℃における最大シーリング強度がさらに向上できる。これにより、ベント部材１５の剛性が改善されて、目的とする温度及び圧力以前の早期ベンティングをより容易に防止することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、常温～６０℃における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、８ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、１０ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、または１３ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲で上述したシーリング強度を満たす場合、ベント部材１５が挿入されていても、電池の正常作動時にベント部材１５が挿入されたケース１３部分が優れたシーリング強度を有して、電池の密封性を容易に確保することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃以上における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり、常温～６０℃における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。前記ベント部材１５が上述したシーリング強度を満たす場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、ベント特性を容易に実現することができる。また、電池の正常作動時にはケース１３が優れたシーリング強度を有して、電池の密封性を容易に確保することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、第２樹脂のみを含む場合よりも、１００℃以上における平均シーリング強度がさらに低くなり得る。これにより、第２樹脂のみを含む場合よりも早期にベンティング可能である。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃以上における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、３ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または２．１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃～１２０℃における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、３ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または２．１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１２０℃以上における平均シーリング強度が２ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、０．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、０．１ｋｇｆ／１５ｍｍ未満、または０．０５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲で上述したシーリング強度を満たす場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、より容易にベント特性を実現することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、第２樹脂のみを含む場合よりも、常温～６０℃における平均シーリング強度がさらに向上し得る。これにより、ベント部材１５の剛性が改善されて、目的とする温度及び圧力以前の早期ベンティングをより容易に防止することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、常温～６０℃における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、６ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、７ｋｇｆ／１５ｍｍ以上、または８ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲で上述したシーリング強度を満たす場合、ベント部材１５が挿入されていても、電池の正常作動時にベント部材１５が挿入されたケース１３部分が優れたシーリング強度を有して、電池の密封性を容易に確保することができる。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、１００℃以上における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満であり、常温～６０℃における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上であり得る。前記ベント部材１５が上述した温度範囲で上述したシーリング強度を有する場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、ベント特性を容易に実現することができる。また、ケース１３が電池の正常作動時に優れたシーリング強度を有して、電池の密封性を容易に確保することができる。
温度に応じたベント部材１５のシーリング強度は、ベント部材１５が挿入された部分のケース１３を幅１５ｍｍ、長さ５ｃｍで裁断した後、両端を１８０゜開いてＵＴＭ治具に固定し、５ｍｍ／分の速度で引張テストを行って測定し得る。
このとき、最大シーリング強度は、ケース１３が破断するときの最大値を意味する。また、平均シーリング強度は、最大シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上である場合は、４．５ｋｇｆ／１５ｍｍでケース１３が８ｍｍだけ延伸したときの平均値を意味し、最大シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満である場合は、最大シーリング強度でケース１３が８ｍｍだけ延伸したときの平均値を意味する。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の融点は１００℃未満であり得る。例えば、前記第１樹脂の融点は、９０℃以上１００℃未満、９０℃～９９℃、または９５℃～９９℃であり得る。前記第１樹脂の融点が上述した範囲を満たす場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、より容易にベント特性を実現することができる。特に、第２樹脂のみを含む場合よりも早期にベンティング可能である。
前記第１樹脂の融点が１００℃未満であっても、これを補完可能な他の樹脂と一緒にベント部材１５に使用されるため、高温におけるベンティングがより容易になるとともに、ベント部材１５の剛性を改善することができる。例えば、電池の正常作動時にベント部材１５が挿入されたケース１３部分が優れたシーリング強度を有して、電池の密封性を容易に確保することができる。
本明細書において、樹脂の融点は示差走査熱量計（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）を用いて測定し得る。例えば、試料の温度を１０℃／分で３０℃から２８０℃まで上げた後、２８０℃で１０分間維持し、１０℃／分で３０℃まで冷却し、３０℃で１０分間維持する。その後、試料の温度を１０℃／分で３０℃から２８０℃まで上げた後、２８０℃で１０分間温度を維持して融点を測定し得る。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の多分散性指数（ＰＤＩ）は、２．６未満、２．５９以下、または２．５５１以下であり得る。前記第１樹脂の多分散性指数（ＰＤＩ）は１以上であり得る。第１樹脂が含まれたベント部材の最下層でより容易にベンティングが発生できる。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の重量平均分子量は、１００，０００ｇ／ｍｏｌ～２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、１５０，０００ｇ／ｍｏｌ～２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、または１８０，０００ｇ／ｍｏｌ～２２０，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。前記第１樹脂の重量平均分子量が上述した範囲を満たす場合、前記第１樹脂が低い融点、例えば１００℃未満の融点を有し易く、これによって高温、例えば１００℃以上においてベント部材のシーリング強度がさらに低下し易いため、早期ベンティングを容易に誘導できる。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量及び多分散性指数は、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を用いて下記の条件で測定したものであり得る。
－カラム：東ソー社製、ＨＬＣ－８３２１ ＧＰＣ／ＨＴ
－溶媒：ＴＣＢ（トリクロロベンゼン）＋０．０４％ＢＨＴ（０．１％ＣａＣｌ２で乾燥したもの）
－流速：１．０ｍｌ／分
－試料濃度：１．５ｍｇ／ｍｌ
－注入量：３００μｌ
－カラム温度：１６０℃
－検出器：ＲＩ検出器
－スタンダード：ポリスチレン（３次関数で補正）
本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第１樹脂の結晶化温度とは相当に相違し得る。例えば、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第１樹脂の結晶化温度との差は２０℃以上であり得る。前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第１樹脂の結晶化温度との差が上述した範囲を満たす場合、第１樹脂が含まれたベント部材の最下層でより容易にベンティングが発生可能である。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の結晶化温度は、８０℃～９０℃、または８０℃～８５℃であり得る。前記第１樹脂の結晶化温度が上述した範囲を満たす場合、第１樹脂が含まれたベント部材の最下層でより容易にベンティングが発生可能である。本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第１樹脂の結晶化温度との差が２０℃以上であり、第１樹脂の結晶化温度が８０℃～９０℃であり得る。
本明細書において、結晶化温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定し得る。例えば、試料の温度を１０℃／分で３０℃から２８０℃まで上げた後、２８０℃で１０分間維持し、１０℃／分で３０℃まで冷却し、３０℃で１０分間維持する。その後、試料の温度を１０℃／分で３０℃から２８０℃まで上げた後、２８０℃で１０分間維持して結晶化温度を測定し得る。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。前記第１樹脂が炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンである場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケースのシーリング強度が低下し易い。
本発明の一実施形態において、前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数８のコモノマーの含量は、前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％以上、１２重量％～２０重量％、または１２重量％～１８重量％であり得る。炭素数８のコモノマーの含量が上述した範囲を満たす場合、第１樹脂が含まれたベント部材の最下層でより容易にベンティングが発生可能である。本明細書において、コモノマーの含量は、Ｈ－ＮＭＲで測定し得る。例えば、約１０ｍｇの試料を約０．６ｍＬのトリクロロエチレン溶媒にヒートガン（ｈｅａｔ ｇｕｎ）を使用して完全に溶かした後、ＮＭＲチューブにサンプリングし、１Ｈ－ＮＭＲを用いて測定し得る。
本発明の一実施形態において、前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒の存在下で重合されたものであり得る。前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン触媒の存在下で重合されたものである場合、チーグラー・ナッタ（Ｚｉｅｇｌｅｒ－Ｎａｔｔａ）触媒の存在下で重合された場合よりもシーリング強度及び物性の面でより有利である。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、融点が１００℃未満であって、炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、多分散性指数（ＰＤＩ）が２．６未満であって、炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、結晶化温度が８０℃～９０℃であって、炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、重量平均分子量が１００，０００ｇ／ｍｏｌ～２５０，０００ｇ／ｍｏｌであって、炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂は、前記シーラント樹脂よりも融点が低いものであり得る。前記第１樹脂の融点がシーラント樹脂よりも低い場合、高温において第１樹脂がシーラント樹脂よりも速く溶融し得る。これにより、ベント部材１５が挿入された部分のシーリング強度が、シーラント樹脂を含むケース部分のシーリング強度よりもさらに低下することで、より容易にベント特性を実現することができる。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂の融点は、１００℃～１３０℃、１０５℃～１３０℃、１１０℃～１２５℃、または１１５℃～１２５℃であり得る。前記第２樹脂の融点が上述した範囲を満たす場合、高温、例えば１００℃以上においてベント部材１５が挿入されたケース１３部分のシーリング強度が低下し、より容易にベント特性を実現することができる。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂の多分散性指数（ＰＤＩ）は、４以下、３．８以下、３．７９６以下、３．５以下、３．０２３以下、３以下、２．７以下、または２．６７４以下であり得る。また、多分散性指数は２．６以上であり得る。前記第２樹脂の多分散性指数が上述した範囲を満たす場合、分子量分布が狭いため、電池の正常作動時にさらに優れたシーリング強度及び物性を示す。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂の重量平均分子量は、２５０，０００ｇ／ｍｏｌ超過４００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、２００，０００ｇ／ｍｏｌ～３５０，０００ｇ／ｍｏｌ、または２３０，０００ｇ／ｍｏｌ～３００，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。前記第２樹脂の重量平均分子量が上述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時にシーリング強度がさらに向上することができる。
本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第２樹脂の結晶化温度とは類似し得る。例えば、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第２樹脂の結晶化温度との差が１０℃以下、または５℃以下であり得る。また、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第２樹脂の結晶化温度との差が０．１℃以上であり得る。前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第２樹脂の結晶化温度との差が上述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時に前記シーラント樹脂と第２樹脂との融着特性がより優れるものになる。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂の結晶化温度は、９０℃超過１１５℃以下、９５℃～１１０℃、１００℃～１１０℃、または１０５℃～１１０℃であり得る。前記第２樹脂の結晶化温度が上述した範囲を満たす場合、前記シーラント樹脂と前記第２樹脂との融着特性がより優れるものになる。
本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂の結晶化温度と前記第２樹脂の結晶化温度との差が１０℃以下であり、第２樹脂の結晶化温度が９０℃超過１１５℃以下であり得る。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。前記第２樹脂が炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンである場合、正常温度の範囲、例えば常温～６０℃では優れたケース１３の密封性を有し、高温、例えば１００℃以上ではベント部材１５が挿入されたケースのシーリング強度が低下してベンティングを実現または誘発することができる。例えば、前記第２樹脂は、炭素数６～８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンを含み得る。
本発明の一実施形態において、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数６以上のコモノマーの含量は、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％未満、１１．８重量％以下、１０重量％以下、９重量％以下、８重量％以下、または７．６重量％以下であり得る。前記炭素数６以上のコモノマーの含量は、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して５重量％以上、７．６重量％以上、８重量％以上、９．０重量％以上、１０重量％以上、または１１．８重量％以上であり得る。炭素数６以上のコモノマーの含量が上述した範囲を満たす場合、分子間のパッキング密度が減少して電池の正常作動時にシーリング強度が低下する問題を容易に防止することができる。
本発明の一実施形態において、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒の存在下で重合されたものであり得る。前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン触媒の存在下で重合されたものである場合、チーグラー・ナッタ触媒の存在下で重合された場合よりもシーリング強度及び物性の面でより有利である。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、融点が１００℃～１３０℃であって、炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、多分散性指数（ＰＤＩ）が２．６以上４以下であって、炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、結晶化温度が９０℃超過１１５℃以下であって、炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、重量平均分子量が２５０，０００ｇ／ｍｏｌ超過４００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であって、炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンであり得る。
本発明の一実施形態において、前記第２樹脂は、前記シーラント樹脂よりも融点が低いものであり得る。これにより、高温においてより容易にベンティングを誘導することができる。
本発明の一実施形態において、前記第３樹脂は、融点が１３０℃超過、１３１℃～１４０℃、または１３２℃～１３８℃であり得る。前記第３樹脂の融点が上述した範囲を満たす場合、ベント部材１５の剛性をより容易に改善可能である。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の結晶化温度と前記第３樹脂の結晶化温度とは相当に相違し得る。例えば、前記第１樹脂の結晶化温度と前記第３樹脂の結晶化温度との差が前記第１樹脂の結晶化温度と前記シーラント樹脂の結晶化温度との差よりも大きく、前記第３樹脂と第１樹脂との融着特性が前記第１樹脂とシーラント樹脂との融着特性よりも劣るため、第１樹脂とシーラント樹脂との界面よりも、第３樹脂が含まれた中間層と第１樹脂が含まれたベント部材の最下層との界面でより容易にベンティングが発生可能である。
本発明の一実施形態において、前記第１樹脂の結晶化温度と前記第３樹脂の結晶化温度との差は３０℃以上であり得る。前記第１樹脂の結晶化温度と前記第３樹脂の結晶化温度との差が上述した範囲を満たす場合、第３樹脂が含まれた中間層と第１樹脂が含まれたベント部材の最下層との間でより容易にベンティングが発生可能である。
本発明の一実施形態において、前記第３樹脂の結晶化温度は１１５℃超過であり得る。例えば、前記第３樹脂の結晶化温度は１１６℃～１３０℃、または１１６℃～１２０℃であり得る。前記第３樹脂の結晶化温度が上述した範囲を満たす場合、第３樹脂が含まれた中間層と第１樹脂が含まれたベント部材の最下層との間でより容易にベンティングが発生可能である。
本発明の一実施形態において、前記第３樹脂の結晶化温度と前記第１樹脂の結晶化温度との差が３０℃以上であり、第３樹脂の結晶化温度が１１５℃超過であり得る。
本発明の一実施形態において、前記第３樹脂は、高密度ポリエチレン、ランダムポリプロピレン、またはこれらの混合物を含み得る。
本発明の一実施形態において、前記ベント部材１５は、ガスがベント領域へと円滑に向かうように、多様な形状を有し得る。例えば、ベント部材１５がフィルム形状を有し得る。
前記ベント部材１５は、既に設定された所定の厚さを有するように形成され得る。
本発明の一実施形態において、図１及び図２に示されたように、ベント部材１５はシーリング部に位置し得る。
図２を参照すると、ベント部材１５は、ケースの角側のシーリング部に位置し得る。例えば、ベント部材１５は、電極リード１１が外側に露出するシーリング部の角側に位置し得る。具体的には、ベント部材１５は、電極リード１１同士の間の領域を除き、電極リード１１に近いシーリング部に位置し得る。ベント部材１５が、電極リード１１が外側に露出するシーリング部の角側に位置する場合、電極リード１１に向かって排出されるガスの量を最小化できて電池の安全性をさらに向上させることができる。
本発明の一実施形態において、シーリング部１３ｂが３面で密封される場合、ケースの折り曲げられた側面とベント部材１５の一端とが密着し得る。
また、ベント部材１５は、設計によって、挿入長さを異ならせるかまたはベンティング圧力及び位置を制御できるように、ケース１３に挿入され得る。ここで、ベント部材の挿入長さは、電極リードの突出方向を基準にしてベント部材の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。
本発明の一実施形態において、ベント部材１５の挿入長さは、シーリング部１３ｂの幅よりも小さくなり得る。例えば、ベント部材１５の挿入長さは、シーリング部１３ｂの幅の約５０％未満であり得る。ここで、シーリング部１３ｂの幅は、電極リード１１の突出方向を基準にしてシーリング部１３ｂの一端と他端との間の距離の最大値を意味する。
本発明の他の実施形態において、ベント部材１５の挿入長さは、シーリング部１３ｂの幅よりも大きくなり得る。例えば、ベント部材１５は、収納部１３ａを通ってケース１３の外側に露出するように挿入され得る。
本発明の一実施形態において、ベント部材１５は、より円滑な配置のため、接着層をさらに含み得る。
図４は、本発明の他の実施形態による二次電池を示した平面図である。
図４を参照すると、ベント部材１５は、電極リード１１が外側に露出するシーリング部を除いたシーリング部に位置し得る。
図５は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池を示した平面図である。
図５を参照すると、ベント部材１５は、電極リード１１が外側に露出するシーリング部に位置し得る。例えば、ベント部材１５は、電極リード１１同士の間のシーリング部に位置し得る。
本発明の一実施形態による二次電池は、最下層に第１樹脂、最上層に第２樹脂、中間層に第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材を備えることで、高温でシーリング強度を低下させて特定の方向へとガスを排出可能なディレクショナル・ベンティングをより円滑且つ迅速に実現することができ、熱暴走現象が発生したとき、すなわち、二次電池の内部温度が上昇するとき、ガスによる電極の損傷を最小化することができる。また、ベント部材の剛性が改善されて、目的とする温度及び圧力以前の早期ベンティングを防止することができる。
本発明の一実施形態において、前記二次電池は、円筒形、角形、またはパウチ型の二次電池であり得る。中でも、前記二次電池は、パウチ型二次電池であり得る。
以下、本発明を具体的な実施例を挙げて詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形され得、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
実施例１
厚さ５０μｍの高密度ポリエチレン（Ｓａｂｉｃ（登録商標）、ＨＤＰＥ Ｆ０４６６０、融点：１３５℃、重量平均分子量：３５０，０００ｇ／ｍｏｌ、結晶化温度：１１９℃）の一面に、５０μｍの厚さを有し、メタロセン触媒の存在下で重合された炭素数６のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＧ化学製、ＬｕｃｅｎｅＴＭ、ＳＰ３１１）（融点：１１９℃、樹脂の総含量対比コモノマーの含量：９重量％、重量平均分子量：２７０，７５６ｇ／ｍｏｌ、多分散性指数：２．６７４、結晶化温度：１０７℃）を積層し、前記高密度ポリエチレンの他面に、５０μｍの厚さを有し、メタロセン触媒の存在下で重合された炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＧ化学製、ＬｕｃｅｎｅＴＭ、ＬＦ１００）（融点：９９℃、樹脂の総含量対比コモノマーの含量：１６．３重量％、重量平均分子量：２０５，６０３ｇ／ｍｏｌ、多分散性指数：２．５５１、結晶化温度：８３℃）を積層した後、１００℃で熱融着し、それを１００ｍｍ幅で裁断してベント部材を製造した。
ポリエチレンテレフタレート／アルミニウムホイル／ポリプロピレン樹脂が順に積層された上部パウチと下部パウチとを、ポリプロピレン樹脂が互いに対向するように配置した後、正極／分離膜／負極の順に積層された電極組立体を収納した。
その後、製造したベント部材を前記ポリプロピレン樹脂の間に挿入した後、２００℃、０．０８ＭＰａの条件で１．５秒間熱融着して二次電池を製造した。
比較例１
ポリエチレンテレフタレート／アルミニウムホイル／ポリプロピレン樹脂が順に積層された上部パウチと下部パウチとを、ポリプロピレン樹脂が互いに対向するように配置した後、正極／分離膜／負極の順に積層された電極組立体を収納した。
その後、前記ポリプロピレン樹脂を熱融着して二次電池を製造した。
比較例２
ポリエチレンテレフタレート／アルミニウムホイル／ポリプロピレン樹脂が順に積層された上部パウチと下部パウチとを、ポリプロピレン樹脂が互いに対向するように配置した後、正極／分離膜／負極の順に積層された電極組立体を収納した。
その後、前記ポリプロピレン樹脂の間に、５０μｍの厚さを有し、メタロセン触媒の存在下で重合された炭素数６のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＧ化学製、ＬｕｃｅｎｅＴＭ、ＳＰ３１１）（融点：１１９℃、樹脂の総含量対比コモノマーの含量：９重量％、重量平均分子量：２７０，７５６ｇ／ｍｏｌ、多分散性指数：２．６７４、結晶化温度：１０７℃）からなるベント部材を挿入した後、２００℃、０．０８ＭＰａの条件で１．５秒間熱融着して二次電池を製造した。
評価例１：温度に応じたシーリング強度の測定
実施例１及び比較例２で製造した二次電池を用いて、下記の温度において、ベント部材が挿入された部分のケースを幅１５ｍｍ、長さ５ｃｍで裁断した後、両端を１８０゜開いてＵＴＭ治具に固定し、５ｍｍ／分の速度で引張テストを行った。このときのケースのシーリング強度を下記の表１に示した。
比較例１で製造した二次電池を用いて、下記の温度において、シーリング部のケースを幅１５ｍｍ、長さ５ｃｍで裁断した後、両端を１８０゜開いてＵＴＭ治具に固定し、５ｍｍ／分の速度で引張テストを行った。このときのケースのシーリング強度を下記の表１に示した。
このとき、最大シーリング強度は、ケースが破断するときの最大値を意味する。また、平均シーリング強度は、最大シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上である場合は、４．５ｋｇｆ／１５ｍｍでケースが８ｍｍだけ延伸したときの平均値を意味し、最大シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満である場合は、最大シーリング強度でケースが８ｍｍだけ延伸したときの平均値を意味する。
表１から、実施例１で製造した二次電池は、ベント部材が挿入されたケース部分の常温～６０℃における最大シーリング強度及び平均シーリング強度が、比較例２で製造した二次電池においてベント部材が挿入されたケース部分の常温～６０℃における最大シーリング強度及び平均シーリング強度よりも高いことが確認できる。これにより、第２樹脂のみを含む場合よりもベント部材１５の剛性が改善され、目的とする温度及び圧力以前の早期ベンティングを防止することができる。
また、実施例１で製造した二次電池は、ベント部材が挿入されたケース部分の１００℃以上における最大シーリング強度及び平均シーリング強度が、比較例２で製造した二次電池においてベント部材が挿入されたケース部分の１００℃以上における最大シーリング強度及び平均シーリング強度よりも低いことが確認できる。これにより、実施例１で製造した二次電池は、比較例２で製造した二次電池に比べて、異常現象によって電池が高温になる場合はベンティングがより容易である。
比較例１で製造した二次電池は、常温～６０℃におけるケースの最大シーリング強度及び平均シーリング強度が、実施例１で製造した二次電池においてベント部材が挿入されたケース部分の常温～６０℃における最大シーリング強度及び平均シーリング強度と同様な水準である。しかし、１００℃以上における最大シーリング強度及び平均シーリング強度は、実施例１で製造した二次電池においてベント部材が挿入されたケース部分の１００℃以上における最大シーリング強度及び平均シーリング強度よりも著しく高く、異常現象によって電池が高温になる場合は、ガスが不特定な方向に排出されて電池の連鎖発火が発生するおそれがある。
１０ 二次電池
１１ 電極リード
１２ 電極組立体
１３ ケース
１３ａ 収納部
１３ｂ シーリング部
１４ リードフィルム
１５ ベント部材
１５ａ 最下層
１５ｂ 最上層
１５ｃ 中間層

Claims (28)

  1. 電極組立体と、
    前記電極組立体に取り付けられた電極リードと、
    内部に前記電極組立体を収納するケースと、
    前記電極リードの外面の一部を覆い包むように形成され、前記電極リードと前記ケースとの間に介在されるリードフィルムと、
    前記ケースの少なくとも一部に形成されたベント領域と、
    前記ベント領域に挿入され、最下層に第１樹脂、最上層に第２樹脂、中間層に第３樹脂を含む３層以上の構造を有するベント部材と、を含み、
    前記第２樹脂は、前記第１樹脂よりも融点が高い樹脂であり、
    前記第３樹脂は、前記第２樹脂よりも融点が高い樹脂である、二次電池。
  2. 前記中間層と前記最下層との間でベンティングが発生する、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記第１樹脂の融点が９０℃以上１００℃未満である、請求項１に記載の二次電池。
  4. 前記第１樹脂が炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項１に記載の二次電池。
  5. 前記第１樹脂の多分散性指数が２．６未満である、請求項１に記載の二次電池。
  6. 前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数８のコモノマーの含量が、前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％以上である、請求項４に記載の二次電池。
  7. 前記第１樹脂の結晶化温度が８０℃～９０℃である、請求項１に記載の二次電池。
  8. 前記第１樹脂の重量平均分子量が１００，０００ｇ／ｍｏｌ～２５０，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の二次電池。
  9. 前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン触媒の存在下で重合されたものである、請求項４に記載の二次電池。
  10. 前記ケースは、前記電極組立体を密封するために形成されたシーリング部を備え、
    前記シーリング部は、シーラント樹脂を含み、
    前記ベント部材に含まれる前記炭素数８のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンは、前記シーラント樹脂よりも融点が低い、請求項４に記載の二次電池。
  11. 前記第２樹脂の融点が１００℃～１３０℃である、請求項１に記載の二次電池。
  12. 前記第２樹脂が炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の二次電池。
  13. 前記第２樹脂の多分散性指数が２．６以上４以下である、請求項１に記載の二次電池。
  14. 前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンにおける前記炭素数６以上のコモノマーの含量が、前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレン１００重量％に対して１２重量％未満である、請求項１２に記載の二次電池。
  15. 前記第２樹脂の結晶化温度が９０℃超過１１５℃以下である、請求項１に記載の二次電池。
  16. 前記第２樹脂の重量平均分子量が２５０，０００ｇ／ｍｏｌ超過４００，０００ｇ／ｍｏｌ以下である、請求項１に記載の二次電池。
  17. 前記炭素数６以上のコモノマーを有する直鎖状低密度ポリエチレンがメタロセン触媒の存在下で重合されたものである、請求項１２に記載の二次電池。
  18. 前記第３樹脂の融点が１３０℃超過である、請求項１に記載の二次電池。
  19. 前記第３樹脂が、高密度ポリエチレン、ランダムポリプロピレン、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載の二次電池。
  20. 前記ベント部材が１００℃以上で溶融してガスを排出する、請求項１に記載の二次電池。
  21. 前記ベント部材が１．５ａｔｍ以上の圧力でベンティングする、請求項２０に記載の二次電池。
  22. 前記ベント部材の１００℃以上における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ未満である、請求項１に記載の二次電池。
  23. 前記ベント部材の１００℃以上における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ未満である、請求項１に記載の二次電池。
  24. 前記ベント部材の常温～６０℃における最大シーリング強度が６ｋｇｆ／１５ｍｍ以上である、請求項１に記載の二次電池。
  25. 前記ベント部材の常温～６０℃における平均シーリング強度が４．５ｋｇｆ／１５ｍｍ以上である、請求項１に記載の二次電池。
  26. 前記ベント領域が前記シーリング部に位置している、請求項１０に記載の二次電池。
  27. 前記ベント領域が前記ケースの角側のシーリング部に位置している、請求項２６に記載の二次電池。
  28. 前記二次電池がパウチ型二次電池である、請求項１に記載の二次電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030066895A (ko) * 2002-02-05 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN102762614A (zh) * 2010-01-21 2012-10-31 Lg化学株式会社 具有均匀共聚单体分布的乙烯-辛烯共聚物
KR101073010B1 (ko) * 2010-04-19 2011-10-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN105070851B (zh) * 2015-08-16 2017-10-03 苏州锂盾储能材料技术有限公司 一种聚合物锂离子电池包装高阻隔专用膜
WO2018088257A1 (ja) * 2016-11-14 2018-05-17 東レフィルム加工株式会社 ポリプロピレン系複合フィルム、それを用いた積層体ならびに電池外装用包装袋およびレトルト用包装袋
KR102250562B1 (ko) 2019-10-25 2021-05-12 주식회사 비케이티 오토 툴 교체 기능을 갖는 베어링 압입장치

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