JP6110019B2 - ガス排出部材及び電解質注液部材を含む電池 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス排出部材及び電解質注液部材を含む電池に関する。
モバイル機器に対する技術開発及び需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急増しており、そのような二次電池の中でも、高いエネルギー密度と電圧を有するリチウム二次電池に対する多くの研究が行われており、また、商用化されて広く使用されている。
一般に、二次電池は、正極、負極及び前記正極と負極との間に介在する分離膜で構成された電極組立体を積層または巻回した状態で、金属缶またはラミネートシートの電池ケースに内蔵した後、電解液を注入または含浸させるものと構成されている。
このような二次電池は、充放電が繰り返されながら電解液が分解されてガスが発生する。特に、パウチ型二次電池は、内部の電池セルが外気と接触することを最小化するために真空シーリングが適用されているが、これは、追加的な電解液の注液及び発生したガスを外部に排出することを実質的に不可能にする。
したがって、上記のような問題点を解決するための新たなリチウム二次電池の開発が必要な実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本発明の目的は、電解液を追加的に注液することができ、発生したガスを容易に外部に排出することができる電池を提供するものである。
したがって、上記のような目的を達成するための本発明に係る電池は、
電池ケースの内部空間に電極積層体及び電解質を内蔵した構造のセル（ｃｅｌｌ）と、
前記内部空間と連通して発生する内部ガスを外部に排出するガス排出部材と、
前記内部空間と連通して電解質を前記内部空間に注液する液体電解質注液部材と、
を含んでいてもよい。
すなわち、本発明に係る電池は、ガス排出部材及び液体電解質注液部材を含むことによって、電解液を追加的に注液することができ、発生したガスを容易に外部に排出することができる。
前記ガス排出部材は、前記内部空間と連通する管状部材及び前記管状部材の一端に装着される液状物質非透過性の多孔性膜とを含んでいてもよい。
前記多孔性膜は、気孔の大きさが０．１ｎｍ以上〜１ｎｍ以下の範囲内であってもよい。気孔の大きさが０．１ｎｍ未満の場合には、ガスの排出が円滑に行われないことがある。一方、気孔の大きさが１ｎｍを超える場合には、液体電解質が透過するという問題が発生することがある。したがって、前記多孔性膜の適切な気孔の大きさは、前記範囲内であり得る。
前記ガス排出部材は、管状部材の他端に装着される吸入部材をさらに含んでいてもよい。
具体的に、前記吸入部材は、吸気ポンプ（ｓｕｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）であってもよい。
前記液体電解質注液部材は、前記内部空間と連通する管状部材及び前記管状部材の一端に装着される液体電解質貯蔵タンクとを含んでいてもよい。
前記液体電解質注液部材は、管状部材の他端に装着される逆流防止部材をさらに含んでいてもよい。
具体的に、前記逆流防止部材は、チェックバルブであってもよい。
前記チェックバルブは、センターピンと、前記管状部材に固定結合し、前記センターピンが貫通する中空及び液体電解質が通過する貫通孔が形成されている第１板膜と、前記センターピンの一端に結合し、前記第１板膜と結合または分離されて管状部材を開閉する第２板膜と、前記第１板膜と第２板膜との結合状態を誘導する弾性部材とを含んでいてもよい。
前記弾性部材は、圧縮ばねからなってもよい。
前記セルは、電極積層体及び電解質を内蔵する空間部と、前記空間部を取り囲む密封部とを含み、前記密封部には、液体電解質注液部材の管状部材及びガス排出部材の管状部材と結合する貫通口が形成されている、パウチ型セルであってもよい。
前記貫通口は、一端に装着される逆流防止部材をさらに含んでいてもよい。
本発明はまた、前記電池を単位電池として含む電池モジュールを提供する。
本発明はまた、前記電池モジュールを単位モジュールとして含む電池パックを提供する。
本発明はまた、前記電池パックを電源として含むことを特徴とするデバイスを提供し、前記デバイスは、具体的に、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群から選択されてもよい。
このようなデバイスの構造及び作製方法は当業界で公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明を省略する。
本発明の一実施例に係る電池の模式図である。
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範疇がそれに限定されるものではない。
図１には、本発明の一実施例に係る電池の模式図が示されている。
図１を参照すると、電池１０は、セル１００、ガス排出部材２００、及び液体電解質注液部材３００からなっている。
ガス排出部材２００は、管状部材２１０、液状物質非透過性の多孔性膜２２０、及び吸気ポンプ２３０からなっている。
セル１００で発生したガスは、ガス排出部材２００の吸気ポンプ２３０によって、管状部材２１０を通過してセルの外部に排出される。多孔性膜２２０は、前記過程において電解液が管状部材２１０を通過してセルの外部に排出されることを防止する。
液体電解質注液部材３００は、管状部材３１０、チェックバルブ３２０、及び液体電解質貯蔵タンク３３０からなっている。
電池１０は、ガスが排出された後、液体電解質注液部材３００のタンク３３０に貯蔵されている液体電解質を管状部材３１０を介してセル１００の内部に注液する。チェックバルブ３２０は、液体電解質がセル１００からタンク３３０に逆流することを防止する。
以上、本発明の実施例に係る図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
以上で説明したように、本発明に係る電池は、ガス排出部材及び液体電解質注液部材を含むことによって、電解液を追加的に注液することができ、発生したガスを容易に外部に排出することができる。
１０ 電池
１００ セル
２００ ガス排出部材
２１０ 管状部材
２２０ 多孔性膜
２３０ 吸気ポンプ
３００ 液体電解質注液部材
３１０ 管状部材
３２０ チェックバルブ
３３０ 液体電解質貯蔵タンク

Claims (8)

  1. 電池ケースの内部空間に電極積層体及び電解質を内蔵した構造のセル（ｃｅｌｌ）と、
    前記内部空間と連通して発生する内部ガスを外部に排出するガス排出部材と、
    前記内部空間と連通して電解質を前記内部空間に注液する液体電解質注液部材と、
    を含む電池であって、
    前記ガス排出部材は、前記内部空間と連通する管状部材と、前記管状部材の一端に装着される液状物質非透過性の多孔性膜と、前記管状部材の他端に装着される吸入部材とを含み、
    前記多孔性膜は、気孔の大きさが０．１ｎｍ以上〜１ｎｍ以下の範囲内であり、
    前記吸入部材は、吸気ポンプ（ｓｕｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）であり、
    前記液体電解質注液部材は、前記内部空間と連通する管状部材と、前記管状部材の一端に装着される液体電解質貯蔵タンクと、前記管状部材の他端に装着されるチェックバルブとを含むことを特徴とする、電池。
  2. 前記チェックバルブは、センターピンと、前記管状部材に固定結合し、前記センターピンが貫通する中空及び液体電解質が通過する貫通孔が形成されている第１板膜と、前記センターピンの一端に結合し、前記第１板膜と結合または分離されて管状部材を開閉する第２板膜と、前記第１板膜と第２板膜との結合状態を誘導する弾性部材とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  3. 前記弾性部材は、圧縮ばねであることを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  4. 前記セルは、電極積層体及び電解質を内蔵する空間部と、前記空間部を取り囲む密封部とを含み、前記密封部には、液体電解質注液部材の管状部材及びガス排出部材の管状部材と結合する貫通口が形成されている、パウチ型セルであることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  5. 前記貫通口は、一端に装着される逆流防止部材をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の電池。
  6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電池を含む電池モジュール。
  7. 請求項６に記載の電池モジュールを含む電池パック。
  8. 請求項７に記載の電池パックを動力源として使用するデバイス。
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