JP2023542849A - 電池セル及びそれを含む電池モジュール - Google Patents

電池セル及びそれを含む電池モジュール Download PDF

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Abstract

本発明の一態様による電池セルは、電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記シーリング部に挿入されているガス排出部と、を含み、前記ガス排出部は前記電池ケースの内部から前記電池ケースの外部に向かって突出しており、前記ガス排出部は非接着層及び前記非接着層上に位置する接着層を含み、前記非接着層及び前記接着層が前記電池ケースの内部に向かって開放される方向に折り畳まれている。

Description

本発明は、電池セル及びそれを含む電池モジュールに関し、より具体的には、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制する電池セル、及びそれを含む電池モジュールに関する。
本出願は、２０２１年５月２４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００６６４６２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
モバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急増している。特に、二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置のエネルギー源としても多くの関心を集めている。
このような二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒形または角形の金属缶に収納されている円筒形電池及び角形電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型ケースに収納されているパウチ型電池とに分けられる。ここで、電池ケースに収納される電極組立体は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在された分離膜を備え、充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長尺シート型の正極と負極との間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール型と、複数の正極と負極とを、分離膜を介在した状態で順次に積層した積層型とに分けられる。
中でも、特に積層型または積層／折畳み型電極組立体をアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型電池ケースに収納した構造のパウチ型電池は、製造コストが低くて軽量であり、変形が容易であるなどの理由から使用量が次第に増加している。
しかし、近年、電池セルのエネルギー密度の増加とともに、電池セルの内部で発生するガスの量も増加するという問題がある。特に、電池セルの内部で発生したガスが円滑に排出されない場合、電池セルにはガス発生によるベンティング現象が生じ得る。また、電池セルがガスを排出するための別途のベンティング部を含んでいる場合にも、該ベンティング部から水分が電池セルの内部へと浸透することがあり、それによる副反応によって電池セルの性能が低下し、さらなるガスの発生につながるおそれがある。そこで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セル外部の水分が内部に浸透することを防止する電池セルに対する開発要求が高まっている。
本発明が解決しようとする課題は、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制する電池セル、及びそれを含む電池モジュールを提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に制限されず、言及されていない課題は、本明細書及び添付の図面から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一態様による電池セルは、電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記シーリング部に挿入されているガス排出部と、を含み、前記ガス排出部は前記電池ケースの内部から前記電池ケースの外部に向かって突出しており、前記ガス排出部は、非接着層及び前記非接着層上に位置する接着層を含み、前記非接着層及び前記接着層が前記電池ケースの内部に向かって開放される方向に折り畳まれている。
前記非接着層は、互いに離隔している第１非接着層及び第２非接着層を含み、前記シーリング部の外側端部に隣接した第１非接着層の端部と前記第２非接着層の端部とは、互いに連結されて一体化され得る。
前記ガス排出部は、前記第１非接着層と前記第２非接着層との間に位置するガス流入部を含み、前記ガス流入部は、前記電池ケースの内部に向かって開放され得る。
前記接着層は、前記第１非接着層の上面に位置する第１接着層及び前記第２非接着層の下面に位置する第２接着層を含み、前記シーリング部の外側端部に隣接した前記第１接着層の端部と前記第２接着層の端部とは、互いに連結されて一体化され得る。
前記ガス排出部の突出方向を基準にして、前記第１接着層は前記第１非接着層の側面に沿って延在し、前記第２接着層は前記第２非接着層の側面に沿って延在し得る。
前記ガス排出部の突出方向を基準にして、前記第１接着層及び前記第２接着層はそれぞれ、前記第１非接着層と前記第２非接着層との間において延在し得る。
前記ガス流入部の両側に、一対の前記第１接着層及び一対の前記第２接着層がそれぞれ位置し得る。
前記接着層及び前記非接着層は、前記接着層が前記非接着層の下面及び両側面を覆い包みながら、前記非接着層の上面の両端部をそれぞれ覆い包む構造を有し、前記ガス排出部は、前記接着層及び前記非接着層が境界線を基準にして折り畳まれた構造を有し得る。
前記非接着層は、非接着性物質からなるフィルムからなり得る。
前記非接着性物質は、フッ素系高分子物質からなり得る。
前記フッ素系高分子物質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）のうちの少なくとも一つであり得る。
前記接着層は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つからなる接着組成物からなり得る。
前記接着層は、前記接着組成物からなるフィルムからなり得る。
前記接着層は、前記接着組成物が前記非接着層上に塗布されて形成され得る。
前記接着層は、前記非接着層の厚さと同一であるかまたはそれよりも薄い厚さを有し得る。
前記接着層のガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）は、６０℃で２０～６０バーラー（ｂａｒｒｅｒ）であり得る。
前記非接着層のガス透過度は、６０℃で４０バーラー以上であり得る。
前記接着層の水分浸透量は、２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇであり得る。
本発明の他の一態様による電池モジュールは、上述した電池セルを含む。
本発明の実施形態によれば、非接着層及び前記非接着層上に位置する接着層を含む構造を有し、前記非接着層及び前記接着層が電池ケースの内部に向かって開放される方向に折り畳まれている構造のガス排出部を含む電池セル、及びそれを含む電池モジュールを提供することで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させ、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制することができる。
本発明によれば、電池セルの内部で発生したガスがガス排出部を通って外側へと円滑に排出されるため、電池セルにおけるベンティング現象を防止することができ、電池セルの寿命を延ばすことができる。
本発明によれば、ガス排出部を通してガスを排出しながらも、水分は電池セルの内部へと浸透せず、水分浸透によって生じる副反応による電池セルの性能低下及びさらなるガス発生の問題を防止することができる。
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない効果は本明細書及び添付される図面から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施形態による電池セルを示した図である。 図１のガス排出部を示した斜視図である。 図２の切断線Ａ－Ａ’に沿った断面図である。 図２の切断線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図である。 図１の切断線ａ－ａ’に沿った断面図である。 図２のガス排出部が折り畳まれる前の形態を示した図である。
以下、図面を参照して本発明の多様な実施形態について当業者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現でき、後述する実施形態に限定されるものではない。
本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体を通して同一または類似の構成要素に対しては、同じ参照符号を付することにする。
また、図示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上、任意に示されているため、本発明が図示によって限定されることはない。図面においては、多様な層及び領域を明確に示すため、厚さを拡大して示している。そして、図面において、説明の便宜上、一部の層及び領域の厚さを誇張して示している。
また、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書の全体において、「平面図」とするとき、これは対象部分を上方から眺めた場合を意味し、「断面図」とするとき、これは対象部分を垂直に切った断面を側方から眺めた場合を意味する。
図１は、本発明の一実施形態による電池セルを示した図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態による電池セル１００は、電極組立体１１０が取り付けられる収納部２１０、及び収納部２１０の外周辺が密封された構造のシーリング部２５０を含む電池ケース２００と、シーリング部２５０に挿入されているガス排出部５００と、を含む。
電池ケース２００は、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートからなり得る。より具体的には、電池ケース２００は、ラミネートシートからなり、最外郭を成す外側樹脂層、物質の通過を防止する遮断性金属層、及び密封のための内側樹脂層で構成され得る。
電極組立体１１０は、ゼリーロール型（巻取型）、積層型（スタック型）、または複合型（積層／折畳み型）の構造からなり得る。より具体的には、電極組立体１１０は、正極、負極、これらの間に配置される分離膜からなり得る。
電極リード３００は、電極組立体１１０に含まれた電極タブ１１５と電気的に接続され、シーリング部２５０を通って電池ケース２００の外側に突出している。また、リードフィルム４００は、電極リード３００の上部及び下部の少なくとも一方において、シーリング部２５０に対応する部分に位置する。これにより、リードフィルム４００は、ラミネーション時に電極リード３００で短絡が発生することを防止するとともに、シーリング部２５０と電極リード３００との密封性を向上させることができる。
リードフィルム４００は、電極リード３００よりも広い幅を有し得る。ここで、リードフィルム４００の幅とは、電極リード３００の突出方向と直交する方向におけるリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味し、電極リード３００の幅とは、電極リード３００の突出方向と直交する方向における電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。リードフィルム４００は、シーリング部２５０の長さよりも長く、電極リード３００の長さよりも短い長さを有し得る。ここで、リードフィルム４００の長さとは、電極リード３００の突出方向におけるリードフィルムの一端と他端との間の距離の最大値を意味する。シーリング部２５０の長さとは、電極リード３００の突出方向におけるシーリング部２５０の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。電極リード３００の長さとは、電極リード３００の突出方向における電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。これにより、リードフィルム４００は、電極リード３００の電気的接続を妨害しないとともに、電極リード３００の側面が外部に露出することを防止することができる。
ガス排出部５００は、シーリング部２５０のうちの少なくとも一部に挿入され得る。ここで、ガス排出部５００は、シーリング部２５０とともに融着され、シーリング部２５０を通って固定され得る。一例として、ガス排出部５００は、シーリング部２５０とともに熱融着及び／またはプレス融着され得る。
より具体的には、図１のように、ガス排出部５００は、シーリング部２５０のうちの電極リード３００が位置していない外周辺に位置し得る。換言すると、ガス排出部５００は、電極組立体１１０の側面に隣接したシーリング部２５０に挿入され得る。これにより、製造工程が非常に簡便になり、ガス排出部５００が電極リード３００の電気的接続を妨害することなく、ガス排出部５００によるガス排出経路を十分に確保することができる。
他の例として、具体的には図示していないが、ガス排出部５００は、シーリング部２５０において電極リード３００が位置する外周辺に位置し得る。換言すると、ガス排出部５００は、電極リード３００と同じ外周辺に位置し、電極リード３００とは離隔して位置し得る。これにより、ガス排出部５００が電極リード３００と同じ方向に突出することで、電池セル１００の空間効率性をさらに高めることができる。
以下、ガス排出部５００についてより詳しく説明する。
図２は図１のガス排出部を示した斜視図であり、図３は図２の切断線Ａ－Ａ’に沿った断面図であり、図４は図２の切断線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図である。
図１を参照すると、ガス排出部５００は、電池ケース２００の内部から電池ケース２００の外側に突出し得る。より具体的には、ガス排出部５００は、シーリング部２５０を通って電池ケース２００の内部から電池ケース２００の外側に向かって突出し得る。
図１～図４を参照すると、ガス排出部５００は、非接着層５３０及び非接着層５３０上に位置する接着層５１０を含み、非接着層５３０及び接着層５１０が電池ケース２００の内部に向かって開放されるように折り畳まれている。ここで、ガス排出部５００は、非接着層５３０の外面を接着層５１０が覆い包む構造を有し得る。すなわち、ガス排出部５００の内部は非接着層５３０からなり得るし、ガス排出部５００の外側は接着層５１０からなり得る。
ここで、接着層５１０とは、熱融着及び／またはプレス融着によって接着可能な仮接着層を意味し得る。また、非接着層５３０は、熱融着及び／またはプレス融着による接着が不可能な非接着層を意味し得る。
これにより、ガス排出部５００の外面に位置した接着層５１０によってガス排出部５００とシーリング部２５０との間の封止性が向上することができる。
図１～図４を参照すると、非接着層５３０は、互いに離隔している第１非接着層５３１及び第２非接着層５３５を含む。ここで、シーリング部２５０の外側端部に隣接した第１非接着層５３１の端部と第２非接着層５３５の端部とは互いに連結されて一体化され得る。すなわち、互いに連結されている第１非接着層５３１の端部及び第２非接着層５３５の端部の反対側の端部が互いに離隔しており、非接着層５３０の一面は電池ケース２００の内部に向かって開放され得る。
図２及び図３を参照すると、ガス排出部５００は、第１非接着層５３１と第２非接着層５３５との間に位置するガス流入部５５０を含み得る。ここで、ガス流入部５５０は、電池ケース２００の内部に向かって開放され得る。より具体的には、ガス流入部５５０は、第１非接着層５３１と第２非接着層５３５との間の離隔している空間を意味し得る。
これにより、本実施形態による電池セル１００は、電池ケース２００の内部に位置したガス排出部５００の一面にガス流入部５５０が形成されることで、電池セル１００の内部で発生したガスがガス排出部５００の内部へと容易に流れ込む。
図１～図３を参照すると、接着層５１０は、第１非接着層５３１の上面に位置する第１接着層５１１、及び第２非接着層５３５の下面に位置する第２接着層５１５を含む。ここで、シーリング部２５０の外側端部に隣接した第１接着層５１１の端部と第２接着層５１５の端部とは互いに連結されて一体化され得る。すなわち、接着層５１０は非接着層５３０の外面に沿って延長されているが、接着層５１０の一面は電池ケース２００の内部に向かって開放され得る。
図２を参照すると、ガス排出部５００の突出方向を基準にして、第１接着層５１１は第１非接着層５３１の側面に沿って延長され、第２接着層５１５は第２非接着層５３５の側面に沿って延長され得る。より具体的には、第１接着層５１１は第１非接着層５３１の両側面に沿ってそれぞれ延長され、第２接着層５１５は第２非接着層５３５の両側面に沿ってそれぞれ延長され得る。
これにより、ガス排出部５００において、非接着層５３０の側面は接着層５１０によって覆い包まれ、非接着層５３０が外部に露出しなくなる。すなわち、電池セル１００外部の水分が非接着層５３０を通って電池セル１００の内部へと浸透することを防止することができる。
図２及び図４を参照すると、ガス排出部５００の突出方向を基準にして、第１接着層５１１及び第２接着層５１５はそれぞれ、第１非接着層５３１と第２非接着層５３５との間において延長され得る。換言すると、第１接着層５１１は第１非接着層５３１の下面の両端部においてそれぞれ延長され、第２接着層５１５は第２非接着層５３５の上面の両端部においてそれぞれ延長され得る。
ここで、第１非接着層５３１の下面及び第２非接着層５３５の上面の中心部には接着層５１０が形成されていなくてもよい。すなわち、第１非接着層５３１の下面及び第２非接着層５３５の上面の中心部にはガス流入部５５０が形成され、ガス流入部５５０の両側に一対の第１接着層５１１及び第２接着層５１５がそれぞれ位置し得る。このとき、ガス流入部５５０の両側にそれぞれ位置する一対の第１接着層５１１及び一対の第２接着層５１５において、一対の第１接着層５１１と一対の第２接着層５１５とはシーリング部２５０との融着時に互いに接着され得る。
これにより、ガス排出部５００は、ガス流入部５５０の両側に接着層５１０が形成されているため、ガス排出部５００のシーリング強度を高めながらも、ガス流入部５５０の高さが相対的に高くなり、ガス流入部５５０を通したガス流入及び排出が容易になる。
また、ガス排出部５００は、ガス流入部５５０の両側に形成された接着層５１０の長さを調節することで、ガス流入部５５０の幅を調節可能である。ここで、接着層５１０の長さとは、ガス排出部５００の突出方向と直交する方向における接着層５１０の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。ガス流入部５５０の幅とは、ガス排出部５００の突出方向と直交する方向におけるガス流入部５５０の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。
これにより、ガス流入部５５０の両側に形成された接着層５１０の長さが相対的に短い場合、ガス流入部５５０の幅が相対的に広くなって、ガス流入部５５０を通したガス流入及び排出がより容易になる。また、ガス流入部５５０の両側に形成された接着層５１０の長さが相対的に長い場合、ガス排出部５００の封止性がより向上する。
ここで、非接着層５３０は、非接着性物質からなるフィルムからなり得る。一例として、前記非接着性物質は、フッ素系高分子物質からなり得る。前記フッ素系高分子物質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）のうちの少なくとも一つであり得る。ただし、これらに限定されず、融点が相対的に高くて、シーリング部２５０とともに融着するときに溶解されない物質であれば、本実施形態に含まれ得る。前記フッ素系高分子物質は、水分封入に有利であり、ガスを円滑に透過可能な特性を有する材料である。また、電池セル１００内の環境において、安定的な材料である。例えば、電池セル１００に含まれる電解液と反応しない材料である。
本発明の一実施形態において、前記非接着層５３０のガス透過度は、６０℃で４０バーラー以上であり得る。例えば、前記非接着層５３０の二酸化炭素透過度が上述した範囲を満たし得る。
本発明の一実施形態において、前記非接着層５３０は、フッ素系高分子物質からなり得る。前記フッ素系高分子物質は、上述したように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）のうちの少なくとも一つであり得る。例えば、前記非接着層５３０は、上述したガス透過度及び／または水分浸透量の値を満たすポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）のうちの少なくとも一つであり得る。
ここで、接着層５１０は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つからなる接着組成物からなり得る。一例として、前記ポリオレフィン系の材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプルレン（ＰＰ）などであり得る。ただし、これらに限定されず、シーリング部２５０とともに融着され接着される物質であれば、本実施形態に含まれ得る。
接着層５１０は、非接着層５３０よりも低い融点を有するものであり得る。これにより、密封性をさらに高めることができる。
本発明の一実施形態において、前記接着層５１０のガス透過度は、６０℃で２０～６０バーラー、または３０～４０バーラーであり得る。例えば、前記接着層５１０の二酸化炭素透過度が上述した範囲を満たし得る。また、接着層５１０の厚さ２００μｍを基準にしてガス透過度が６０℃で上述した範囲を満たし得る。前記接着層５１０のガス透過度が上述した範囲を満たす場合、二次電池の内部で発生するガスをより効果的に排出することができる。
本明細書において、ガス透過度はＡＳＴＭ Ｆ２４７６－２０で測定し得る。
本発明の一実施形態において、前記接着層５１０の水分浸透量は、２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇ、または０．０２～０．０４ｇ、または０．０６ｇ、または０．１５ｇであり得る。前記接着層５１０の水分浸透量が上述した範囲を満たす場合、前記接着層５１０から流入される水分の浸透をより効果的に防止することができる。
本発明の一実施形態において、前記接着層５１０は、ガス透過度が６０℃で２０～６０バーラーであり、且つ、水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇであり得る。前記接着層５１０のガス透過度及び水分浸透量が上述した範囲を満たす場合、二次電池の内部で発生するガスを排出しながら、外部からの水分浸透をより効果的に防止することができる。
前記接着層５１０の水分浸透量は、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９方式を採択して測定し得る。このとき、ＭＣＯＯＮ社から公式認証された装置を使用して測定し得る。
本発明の一実施形態において、前記接着層５１０がポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つからなる接着組成物からなり得、前記ポリオレフィン系の材料がポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプルレン（ＰＰ）などであり得ることは上述した通りである。例えば、前記接着層５１０は、上述したガス透過度及び／または水分浸透量の値を満たすポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプルレン（ＰＰ）などであり得る。
また、接着層５１０は、上述した材料からなることで、電池セル１００の気密性を維持することができ、内部電解液の漏れも防止することができる。
また、接着層５１０は、前記接着組成物からなるフィルムからなり得る。また、接着層５１０は、前記接着組成物が前記非接着層上に塗布されて形成され得る。ただし、接着層５１０の形態はこれに限定されるものではなく、非接着層５３０の外面を容易に覆い包むことが可能な形態であれば制限されない。
これにより、図２～図４のように、ガス排出部５００は、上述した材料からなる接着層５１０がガス排出部５００の外面をなす構造を有し、接着層５１０は、シーリング部２５０とともに融着されて互いに接着され得る。また、上述した材料からなる非接着層５３０は、ガス排出部５００の内部に位置し、互いに対面する第１非接着層５３１と第２非接着層５３５とが互いに融着されないため、ガス排出部５００の内部はガス排出通路を形成する。さらに、上述した材料の非接着層５３０は、電池セル１００の内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セル１００外部の水分が内部に浸透することを防止することができる。
また、上述した構造のガス排出部５００は、電池セル１００の組み立て時に簡便に挿入製作可能に設計され、従来の電池セル製作工程を維持しながらも新規構造の電池セルを組み立てることができる。
接着層５１０は、非接着層５３０の厚さと同一であるかまたはそれよりも薄い厚さを有し得る。より具体的には、接着層５１０は、０．１μｍ以上～１００μｍ以下の厚さを有し得る。より具体的には、接着層５１０は、０．５μｍ以上～９０μｍ以下の厚さを有し得る。一例として、接着層５１０は、１μｍ以上～８０μｍ以下の厚さを有し得る。また、非接着層５３０は、１０μｍ以上～５００μｍ以下の厚さを有し得る。より具体的には、非接着層５３０は、１５μｍ以上～４５０μｍ以下の厚さを有し得る。一例として、非接着層５３０は、２０μｍ以上～４００μｍ以下の厚さを有し得る。
これにより、接着層５１０は、上述した範囲の厚さを有することで、ガス排出部５００とシーリング部２５０とのシーリング強度を維持しながらも、ガス排出部５００のガス排出で非接着層５３０に及ぼす影響を最小化することができる。また、非接着層５３０は、上述した範囲の厚さを有することで、電池セル１００の内部への水分の浸透を抑制しながらも、ガス流入部５５０から流れ込んだガスが非接着層５３０を通って容易に排出可能になる。
しかし、接着層５１０の厚さが０．１μｍ未満であるかまたは１００μｍ超過である場合、ガス排出部５００とシーリング部２５０とのシーリング強度が弱くなったり、ガス排出部５００のガス排出を接着層５１０が妨害したりする問題がある。また、非接着層５３０の厚さが１０μｍ未満であるかまたは５００μｍ超過である場合、非接着層５３０の面積が減少してガス排出量が低減したり、ガス排出部５００が過剰に厚くなったりする問題がある。
図５は、図１の切断線ａ－ａ’に沿った断面図である。
図２及び図５を参照すると、本発明の一実施形態による電池セル１００において、ガス排出部５００の一面は電池ケース２００の内部に向かって開放されており、接着層５１０はガス排出部５００の外面をなし、接着層５１０とシーリング部２５０とが互いに接する。また、非接着層５３０は、ガス排出部５００の内面をなし、第１非接着層５３１と第２非接着層５３５との間にガス流入部５５０が形成され得る。
これにより、本実施形態において、ガス排出部５００は、非接着層５３０同士の間に形成されたガス流入部５５０に電池セル１００内部のガスが流れ込み、ガス流入部５５０に流れ込んだガスは電池ケース２００外部との圧力差によって接着層５１０及び非接着層５３０を透過し、ガス流入部５５０に流れ込んだガスは外部に向かって排出され得る。
図６は、図２のガス排出部が折り畳まれる前の形態を示した図である。
図２及び図６を参照すると、本発明の他の実施形態による電池セル１００において、ガス排出部５００は、接着層５１０及び非接着層５３０が折り畳まれた構造を有し得る。より具体的には、接着層５１０及び非接着層５３０は、接着層５１０が非接着層５３０の下面及び両側面を覆い包みながら、非接着層５３０の上面の両端部をそれぞれ覆い包む構造を有し得る。ここで、ガス排出部５００は、接着層５１０及び非接着層５３０が境界線Ｃ－Ｃ’を基準にして折り畳まれ得る。一例として、境界線Ｃ－Ｃ’は、接着層５１０及び非接着層５３０の長手方向を基準にした中心線に対応し得る。
また、非接着層５３０の上面において、接着層５１０が形成されていない部分の形状は、図６のように長方形状であってもよく、円形状、楕円形状などの多様な形状であってもよい。
このようなガス排出部５００を製造する方法は、接着層５１０の略中心部に非接着層５３０を配置し、このとき、非接着層５３０の二面を除いたすべての面が接着層５１０で覆われるように非接着層５３０を配置し、非接着層５３０の上側へと接着層５１０の両側端部を折り曲げて図６のような状態にする。その後、境界線Ｃ－Ｃ’を基準にして折り畳み、熱融着またはプレス融着などの方法で折り畳まれた面の接着層５１０同士を接着させる。このとき、折り畳まれた非接着層５３０同士の間に接着されない内部空間が形成されながら、ガス流入部５５０が形成される。
これにより、本実施形態によるガス排出部５００は、所定の境界線を基準にして折り畳まれた構造で形成されることで、相対的に製造工程が容易であり、製造コストも節減することができる。
また、本発明の他の一態様による電池モジュールは、上述した電池セルを含む。一方、本実施形態による電池モジュールは、一つまたはそれ以上がパックケース内にパッケージングされて電池パックを形成してもよい。
上述した電池モジュール及びそれを含む電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。このようなデバイスは、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段であり得るが、本発明はこれに制限されず、電池モジュール及びそれを含む電池パックを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。
以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の基本概念を用いた当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属することは言うまでもない。
１００ 電池セル
１１０ 電極組立体
１１５ 電極タブ
２００ 電池ケース
２１０ 収納部
２５０ シーリング部
３００ 電極リード
４００ リードフィルム
５００ ガス排出部
５１０ 接着層
５１１ 第１接着層
５１５ 第２接着層
５３０ 非接着層
５３１ 第１非接着層
５３５ 第２非接着層
５５０ ガス流入部

Claims (19)

  1. 電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、
    前記シーリング部に挿入されているガス排出部と、を含み、
    前記ガス排出部は、前記電池ケースの内部から前記電池ケースの外部に向かって突出しており、
    前記ガス排出部は、非接着層及び前記非接着層上に位置する接着層を含み、前記非接着層及び前記接着層が前記電池ケースの内部に向かって開放される方向に折り畳まれている、電池セル。
  2. 前記非接着層は、互いに離隔している第１非接着層及び第２非接着層を含み、
    前記シーリング部の外側端部に隣接した第１非接着層の端部と前記第２非接着層の端部とは、互いに連結されて一体化されている、請求項１に記載の電池セル。
  3. 前記ガス排出部は、前記第１非接着層と前記第２非接着層との間に位置するガス流入部を含み、
    前記ガス流入部は、前記電池ケースの内部に向かって開放されている、請求項２に記載の電池セル。
  4. 前記接着層は、前記第１非接着層の上面に位置する第１接着層、及び前記第２非接着層の下面に位置する第２接着層を含み、
    前記シーリング部の外側端部に隣接した前記第１接着層の端部と前記第２接着層の端部とは、互いに連結されて一体化されている、請求項３に記載の電池セル。
  5. 前記ガス排出部の突出方向を基準にして、前記第１接着層は前記第１非接着層の側面に沿って延在しており、前記第２接着層は前記第２非接着層の側面に沿って延在している、請求項４に記載の電池セル。
  6. 前記ガス排出部の突出方向を基準にして、前記第１接着層及び前記第２接着層はそれぞれ、前記第１非接着層と前記第２非接着層との間において延在している、請求項５に記載の電池セル。
  7. 前記ガス流入部の両側に、一対の前記第１接着層及び一対の前記第２接着層がそれぞれ位置している、請求項６に記載の電池セル。
  8. 前記接着層及び前記非接着層は、前記接着層が前記非接着層の下面及び両側面を覆い包みながら、前記非接着層の上面の両端部をそれぞれ覆い包む構造を有し、
    前記ガス排出部は、前記接着層及び前記非接着層が境界線を基準にして折り畳まれた構造を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池セル。
  9. 前記非接着層は、非接着性物質からなるフィルムからなる、請求項１に記載の電池セル。
  10. 前記非接着性物質は、フッ素系高分子物質からなる、請求項９に記載の電池セル。
  11. 前記フッ素系高分子物質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）のうちの少なくとも一つである、請求項１０に記載の電池セル。
  12. 前記接着層は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つからなる接着組成物からなる、請求項１に記載の電池セル。
  13. 前記接着層は、前記接着組成物からなるフィルムからなる、請求項１２に記載の電池セル。
  14. 前記接着層は、前記接着組成物が前記非接着層上に塗布されて形成されている、請求項１２に記載の電池セル。
  15. 前記接着層の厚さは、前記非接着層の厚さと同一であるかまたはそれよりも薄い、請求項１に記載の電池セル。
  16. 前記接着層のガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が６０℃で２０～６０バーラー（ｂａｒｒｅｒ）である、請求項１に記載の電池セル。
  17. 前記非接着層のガス透過度が６０℃で４０バーラー以上である、請求項１に記載の電池セル。
  18. 前記接着層の水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇである、請求項１に記載の電池セル。
  19. 請求項１に記載の電池セルを含む、電池モジュール。
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