JP6006874B2 - 安全ベントを有するパウチ型二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、安全ベントを有するパウチ型二次電池に関し、より詳細には、予め定められた方向にのみガスを排出する安全ベントを有するパウチ型二次電池に関する。
一般に、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加で二次電池の需要もまた急激に増加しており、その中でもエネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム(イオン/ポリマー)二次電池は、各種モバイル機器はもちろん、多様な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
韓国公開特許第2009-0065587号は、安全性が向上されたパウチ型二次電池を開示しており、該パウチ型二次電池は、セルの内部と電極タブのシール部にチャンネルが形成されている。過充電または内部短絡などの原因により、パウチ内部にガスが過度に発生して圧力が高くなると、前記チャンネルを介してガスがパウチの外部に排出され得る。すなわち、セル内部のガスが外部に排出されるときには、常に電極タブのシール部を介して排出されるので、ガスの排出方向を予め予測することができる。
もちろん、特定の電子装置、機械装置の場合、ガスがパウチ型二次電池の電極タブの近傍を介して排出されても構わない。
一方、他の電子装置、機械装置の場合には、熱またはガスに敏感な装置がパウチ型二次電池の電極タブの近傍に位置することがある。したがって、この場合、熱やガスに敏感な装置の破損腐食などを防止するために、ガスがパウチ型二次電池の電極タブの近傍ではなく他の場所を介して排出されることが好ましい。
しかし、前記公開特許に開示されたパウチ型二次電池を、後者の機械または電子装置に取り付けるためには、熱またはガスに敏感な装置が電極タブの近傍に位置しないように機械または電子装置を設計変更しなければならない問題がある。さらに、もし設計変更が不可能な機械または電子装置には、このようなパウチ型二次電池を取り付けることができないとの問題がある。
本発明は、前述した問題点を解決するために着想されたものであって、所望の如何なる方向にも安全ベントを形成することが可能な、安全ベントを有するパウチ型二次電池を提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するために、本発明の好ましい実施例に係るパウチ型二次電池は：電極組立体;及び前記電極組立体を収容し、縁部に形成されたシール部を有するパウチ型ケース;を備え、前記シール部は：閉曲線をなして前記電極組立体を外部と遮断する内部シール部;及び前記内部シール部との間にガス流路を形成しながら、前記内部シール部の外郭を取り囲んで安全ベントを有する外部シール部;を含む。
好ましくは、前記外部シール部のシール面の幅は、前記内部シール部のシール面の幅よりも広い。
好ましくは、前記シール部は、前記内部シール部及び前記外部シール部と全て離隔されたまま前記ガス流路に沿って配置される中間シール部をさらに備える。
好ましくは、前記外部シール部のシール面の幅は、前記中間シール部のシール面の幅よりも広く、前記中間シール部のシール面の幅は、前記内部シール部のシール面の幅よりも広い。
好ましくは、前記中間シール部は閉曲線をなす。
好ましくは、前記中間シール部は、前記内部シール部と前記外部シール部との間のガス流動を許容する中間ベントを有する。
好ましくは、前記中間ベントは、前記安全ベントの反対側に位置する。
好ましくは、前記安全ベントは、群集された複数個のベントからなる。
本発明によれば、所望の如何なる方向にも安全ベントを形成することが可能な、安全ベントを有するパウチ型二次電池を提供することができる。
本明細書に添付される次の図等は、本発明の好ましい実施例を例示するものであり、前述した発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を担うものなので、本発明はそのような図に記載された事項にのみ限定して解釈されてはならない。
本発明の第1実施例に係るパウチ型二次電池の分解斜視図である。 図1のパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。 本発明の第2実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。 本発明の第3実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。 本発明の第4実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。
以下、図を参照して、本発明の好ましい実施例に係るパウチ型二次電池に対して詳細に説明する。
本明細書及び請求の範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるとの原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されるべきである。したがって、本明細書に記載された実施例と図に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
図での各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のため誇張されたり省略されたり、または概略的に示された。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを全く反映しているわけではない。関連の公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に曖昧にする可能性があると判断される場合、そのような説明は省略する。
＜第1実施例＞
図1は、本発明の第1実施例に係るパウチ型二次電池の分解斜視図である。図2は、図1のパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。図2では、電極リード20及び電極タブの図示を省略した。
図1及び図2に示す通り、本発明の第1実施例に係るパウチ型二次電池100は、電極組立体10と、前記電極組立体10を収容するパウチ型ケース30とを備える。
電極組立体10は、第1電極板11、第2電極板12、セパレータ13を有し、前記第1電極板11と第2電極板12のそれぞれから延長された電極タブに電極リード20が連結される。
パウチ型ケース30は、上部ケース32と下部ケース31を含み、パウチ型ケース30に形成された収納部31aに電極組立体10が収納される。また、前記パウチ型ケース30の縁部には、シール部40が形成される。より詳細には、上部ケース32を下部ケース31に覆って互いに対向するようにした状態でパウチ型ケース30の縁部をシールすると、パウチ型ケース30の縁部にシール部40が形成される。
前記シール部40は、内部シール部42と、外部シール部48とを含む。
内部シール部42は閉曲線をなしており、前記電極組立体10を外部と遮断する役割を担う。
外部シール部48は、内部シール部42と離隔されたまま内部シール部42の外郭を取り囲んでおり、内部シール部42と外部シール部48との間にはガス流路46が形成される。外部シール部48は、ガスを外部に排出するための安全ベント49を有し、よって、内部シール部42とは異なって開曲線をなしている。
図2を基準としたとき、電極リード20及び電極タブは、電極組立体10の短辺側に位置するか、電極組立体10の長辺側に位置することができる。また、図1に示されたように、電極リード20及び電極タブは、電極組立体10の一側で並んで引き出されてもよいが、電極組立体10の両側からそれぞれ引き出されてもよいことはもちろんである。このように、電極リード20及び電極タブの引出方向に影響を受けず、如何なる方向に安全ベント49を形成したとしても構わない。
内部シール部42と外部シール部48とをシールするため、シールプレスを用いることができる。また、シールプレスでパウチ型ケース30の縁部を加圧してシールすることにより、内部シール部42と外部シール部48がともに形成されてよい。したがって、パウチ型ケース30の内部圧力に対してシール部40が耐えられる圧力の限界は、シール面の幅に比例することとなる。
過充電または内部短絡などの原因により、パウチ内部にガスが過度に発生して圧力が高くなり、該圧力が基準圧力に至るようになると、内部シール部42が破損される。機械装置、電子装置などに取り付けられるパウチ型二次電池100の取付状態及びパウチ型二次電池100の運用状況などに応じて、内部シール部42はランダム(random)に破損され得る。すなわち、内部シール部42の正確にどの領域が破損されるかは分からない。
しかし、内部シール部42の如何なる領域が破損したとしても、ガスがガス流路46に沿って流れるようになり、外部シール部48に形成された安全ベント49を介して外部に抜け出すことができるようになる。
安全ベント49の位置の決定において、電極リード20または電極タブの近傍にのみ安全ベント49を配置しなければならない必要はない。したがって、もし、パウチ型二次電池100の電極リード20または電極タブの近傍に熱またはガスに敏感な装置が位置する場合であるとしても、このような装置を避けて安全ベント49を幾らでも安全な場所に配置されるようにすることができる。
一方、内部シール部42が破損される瞬間を想定しておくようにする。内部シール部42が破損され、ガス流路46に瞬間的にガスによる強い圧力が加えられたとしても、外部シール部48は破損されずに維持されなければならない。
第1実施例に係るパウチ型二次電池100の外部シール部48のシール面の幅(D3)を内部シール部42のシール面の幅(D1)より広く形成するようにすると、内部シール部42が破損される瞬間に外部シール部48もともに破損されることを防止し、安全ベント49のみを介してガスが外部に排出されることを担保することができる。
＜第2実施例＞
図3は、本発明の第2実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。図3では、電極リード20及び電極タブの図示を省略しており、第1実施例と共通の内容は、重複説明を避けるために大部分省略し、第1実施例と相違する点を中心に説明することを明らかにしておく。
図3に示す通り、本発明の第2実施例に係るパウチ型二次電池100Aは、第1実施例とシール部40の構成において差がある。
すなわち、シール部40は、内部シール部42と外部シール部48以外にも中間シール部44をさらに含む。前記中間シール部44は、内部シール部42及び外部シール部48と全て離隔されたままガス流路46に沿って配置される。これにより、ガス流路46も複数個に区画される。
また、第2実施例に係るパウチ型二次電池100Aの場合、外部シール部48のシール面の幅(D3)は、中間シール部44のシール面の幅(D2)よりも広く形成されてよく、中間シール部44のシール面の幅(D2)は、内部シール部42のシール面の幅(D1)よりも広く形成されてよい。さらに、中間シール部44は閉曲線をなす。
したがって、内部シール部42が破損される瞬間に中間シール部44がともに破損されることが防止され、ガスによる圧力がさらに上昇して中間シール部44が破損される瞬間には、外部シール部48がともに破損されることが防止される。
その上、内部シール部42、中間シール部44が段階的に破損されるため、ガスが外部に排出されるときの圧力が段階的に低減される効果がある。
＜第3実施例＞
図4は、本発明の第3実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。図4では、電極リード20及び電極タブの図示を省略しており、第2実施例と共通の内容は、重複説明を避けるために大部分省略し、第2実施例と相違する点を中心に説明することを明らかにしておく。
図4に示す通り、本発明の第3実施例に係るパウチ型二次電池100Bは、第2実施例と中間シール部44の構成において差がある。
すなわち、中間シール部44は中間ベント45を有し、前記中間ベント45は、内部シール部42と外部シール部48との間のガス流動を許容する役割を担う。
第3実施例の場合、内部シール部42が破損される瞬間、複数個に区画されたガス流路46のうち内側ガス流路46を通してガスが流れるようになり、中間ベント45を介して再び外側ガス流路46を通してガスが流れ、最終的に安全ベント49を介してガスが外部に排出される。
第2実施例では、内部シール部42と、中間シール部44の段階的破損によりガスが外部に排出されるときの圧力が段階的に低減されるのに比べ、第3実施例では、ガスが内側ガス流路46と外側ガス流路46を通過する過程中にガスの圧力が低減される効果がある。
また、図4に示されたように、中間ベント45が安全ベント49の反対側に位置する場合は、ガスが外部に排出されるまでの距離を最大化することができる。ここで、安全ベント49の反対側とは、幾何学的に厳密な意味での反対側だけでなく、図4を基準として、中間シール部44の右側に安全ベント49が形成されている場合を包括的に指す意味で用いられたものであることを明らかにしておく。
＜第4実施例＞
図5は、本発明の第4実施例に係るパウチ型二次電池のシール部を基準とした簡略横断面図である。図5では、電極リード20及び電極タブの図示を省略しており、第1実施例と共通の内容は、重複説明を避けるために大部分省略し、第1実施例と相違する点を中心に説明することを明らかにしておく。
図5に示す通り、本発明の第4実施例に係るパウチ型二次電池100Cは、第1実施例と安全ベント49の形状において差がある。
すなわち、安全ベントは群集された複数個のベントからなっている。
第4実施例の安全ベント49の面積が第1実施例の安全ベント49の面積と同一であると仮定すると、両実施例において、ガスが外部に排出される速度は同一である。しかし、第4実施例の場合、それぞれのベントの大きさが小さいため、ガス流路46の内部に異物が流入する可能性が低いとの長点がある。
一方、第4実施例の技術的思想は、第1実施例だけでなく、第2実施例、第3実施例にも適用され得るのはもちろんである。
以上で、本発明は、たとえ限定された実施例と図によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることはもちろんである。

Claims (7)

  1. 電極組立体;及び
    前記電極組立体を収容し、縁部に形成されたシール部を有するパウチ型ケース;を備え、
    前記シール部は、閉曲線をなして前記電極組立体を外部と遮断する内部シール部;及び前記内部シール部との間にガス流路を形成しながら、前記内部シール部の外郭を取り囲んで安全ベントを有する外部シール部;を含み、
    前記シール部は、前記内部シール部及び前記外部シール部と全て離隔されたまま前記ガス流路に沿って配置される中間シール部をさらに備えていることを特徴とするパウチ型二次電池。
  2. 前記外部シール部のシール面の幅は、前記内部シール部のシール面の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載のパウチ型二次電池。
  3. 前記外部シール部のシール面の幅は、前記中間シール部のシール面の幅よりも広く、前記中間シール部のシール面の幅は、前記内部シール部のシール面の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
  4. 前記中間シール部は閉曲線をなすことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
  5. 前記中間シール部は、前記内部シール部と前記外部シール部との間のガス流動を許容する中間ベントを有することを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
  6. 前記中間ベントは、前記安全ベントの反対側に位置することを特徴とする請求項５に記載のパウチ型二次電池。
  7. 前記安全ベントは、群集された複数個のベントからなることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池。
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