KR100509747B1 - 리튬 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

개시된 리튬 이차 전지는 양극 전극판, 음극 전극판, 및 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체(110); 전극 조립체가 수납되는 수납부(122)와, 수납부에 선택적으로 연통될 수 있는 수용부(130)를 가진 케이스(120); 수용부에 수용되는 소화(消火)부재(140); 및 수납부와 수용부를 연통시킬 수 있는 선택적 연통수단(150)을 구비한다.

Description

리튬 이차 전지{LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오사용시 내압 증가에 따른 발열 또는 발화를 방지할 수 있는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 비디오 카메라, 휴대용 전화기, 휴대용 PC 등과 같은 휴대용 전자 제품의 구조가 경량화 또는 고기능화 될 뿐만 아니라, 전기 자동차, 에너지저장용 축전지, 로봇트, 위성 등의 개발이 본격화 됨으로써 이러한 전자 제품 또는 전기 자동자 등의 전원으로 사용되는 전지들에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 전지들은 충/방전에 의해 연속적으로 사용할 수 있는 전지이다.
통상적으로, 전지는 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소전지, 니켈 아연전지, 리튬 이차 전지 등이 있으며, 이중에서 수명과 용량을 고려하면 리튬 이차 전지가 범용화 되고 있다.
상기 리튬 2차 전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지 및 리튬 이온전지와, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 구분된다. 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지, 유기 전해액을 함유하는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분된다.
리튬 이차 전지는 양극 집전체(알루미늄, 니켈)/양극 활성물질층(금속산화물, 카본블랙, 금속황화물, 전해액, 폴리아크릴로니트릴 등의 고분자 양극재료)/전해질층(프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 탄산디메틸, 에틸렌메틸카보네이트 등의 카보네이트계 전해액, 리튬염으로부터 되는 무기 고체전해질, 겔전해질)/음극 활성물질(리튬금속, 합금, 카본, 전해액, 폴리아크릴로니트릴 등의 고분자 음극 재료)/음극 집전체(구리, 니켈, 스테인레스 스틸)를 갖는 전극 조립체와 전극 조립체를 포장하는 외장체(케이스)를 구비한다.
리튬 이차 전지의 음극은 주로 Li-금속이나 탄소 재료가 사용되고 있으며 양극은 Li-금속 산화물이 사용되고 있다. Li-금속을 음극 재료로 사용할 경우 수지상결정(dentrite)의 형성으로 인하여 전지 단락에 의한 폭팔 위험성이 있기 때문에 Li-금속 대신 탄소재료로 대체되어 가고 있는 실정이다. 양극 재료는 LiMn2O4, LiMnO2, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2 (0＜x＜1) 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. LiMn2O4, LiMnO2 등의 Mn-계 전극 물질은 합성하기도 쉽고 값이 비교적 저렴하며 환경에 대한 오염도 적다는 장점이 있으나 용량이 작다는 단점이 있다. 특히, LiMn2O4는 LiCoO2, LiNiO2 등의 다른 활물질에 비해 방전 용량이 작고, 고율 충·방전시 방전 용량이 급격히 감소하며, 고온에서의 연속적인 충·방전시 망간의 용출로 인해 전지 수명이 급격히 열화되는 문제점이 있다. LiCoO2는 양호한 전기 전도도와 높은 전지전압 그리고 우수한 전극특성을 보이며 현재 SONY사 등에서 상업화되어 시판되고 있는 대표적인 양극 전극물질이나 가격이 비싸다는 단점이 있다. LiNiO2는 상기 언급된 양극 전극물질중 비교적 값이 싸며 가장 높은 방전용량의 전지특성을 나타내고 있으나 합성하기 어렵고 높은 방전 용량 등으로 전지의 안정성 확보 문제가 대두되고 있다.
또한, 전지는 양극/전해액, 음극/전해액 등의 복합적인 반응에 의하여 특성이 나타나기 때문에 적절한 전해액의 사용이 전지의 성능을 향상시키는 중요한 변수중의 하나이다. 종래의 전해액의 체계는 단순히 리튬이온을 이동시키는 매개체 정도의 역할만을 기대하였고 또한 그렇게 작용하여 왔다. 최근 들어, 이러한 전해액은 충·방전 중에 분해가 될 수 있고 이러한 분해반응은 전지성능에 치명적임이 밝혀진 바 있다. 이에 따라, 카보네이트계 용매가 고전위 리튬 이차 전지의 용매로 가장 적합한 것으로 알려져 있고 다른 용매의 적용 가능성은 희박해졌다. 그러나, 이러한 전해액은 유기용매이므로 외부의 발화 요인에 의하여 쉽게 발화될 수 있으며 고온에서도 발화될 수 있는 단점을 갖고 있다.
따라서, 에너지 밀도가 높고 유기용매를 사용하는 밀폐형 전지에 있어서, 충전기를 포함한 관련 기기의 고장이나 과충전 또는 잘못사용 등으로 인해서 화학반응을 수반해서 전지 내부에 비정상적으로 가스가 발생하여, 전지 내부의 압력이 과대해지고, 전지가 파열되거나, 그 전지를 구동전원으로 하는 전자기기에 손상을 주는 등의 사고를 방지하고 리튬 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 대표적인 것이 전해액에 과충전 억제재를 혼합시키는 방법과 과충전 보호장치를 이용하는 방법이 있다.
전자의 일 예는 SONY 사의 경우로서, 카보네이트계 용매에 인산계 용매를 추가적으로 첨가하는 방법을 시도하였으나 안전성면에서는 향상된 특성을 보이나 비가역 용량의 증가와 전지의 수명 열화현상 등 근본적인 전지성능에 문제가 있다. 특히, 충·방전중에 인산계 전해액의 분해로 비가역 용량이 지나치게 증가하는 등 전지로서의 성능이 크게 저하되는 특성을 나타낸다.
후자의 경우에는, 전지의 내부 압력이 설정치를 초과했을 때에 밸브체를 개방해서 가스를 배출하기 위한 방폭(防爆)안전장치가 종래부터 이용되고 있다. 또 비수전해액 2차전지에서는 급격한 온도상승에 의한 발화의 위험성도 있기 때문에, 내부압력을 검지함으로써 가스의 배출에 앞서서 통전전류를 완전히 차단하기 위한 방폭안전기구가 설치되어 있다. 예를 들면, 상부의 밸브체와 통기구멍을 가진 단자판을, 그들의 중앙부의 용착부를 통해서 도전상태로 해두고, 내부압력이 소정치에 달했을 때에, 단자판의 통기구멍을 통해서 이 압력을 받는 밸브체가 바깥쪽으로 변형하는 응력에 의해서 밸브체가 단자판과의 용착부로부터 박리함으로써, 통전전류를 차단하는 기구가 알려져 있다(일본국 특개평 6-196150 호 공보 참조).
그런데, 상기의 방폭안전기구에서는, 밸브체와 단자판의 소정부위 끼리를 일정한 내부압력에 의해서 박리가능한 낮은 용착강도로 설정해서 용접할 필요가 있기 때문에, 낮은 용착강도로 용접이 가능한 초음파 용접이 채용되고 있다. 그러나 초음파 용접은 진동발열에 의해 피용접물의 접합부의 표면에만 용융을 일으키는데 불과하므로 용착강도에 큰 불균일을 발생시킬 가능성이 있다. 따라서, 상기의 방폭안전기구에서는, 용착부의 용착강도에 따라서 전류차단압력을 설정하고 있으므로 전류차단압력이 용착강도의 불균일에 따라서 변화하여, 일정치로 설정할 수 없는 결점이 있다. 그 결과, 전지의 내부압력이 소정치로 상승하기 이전에 전류가 차단되어 버리거나, 반대로 전지의 내부압력이 소정치로 상승해 있음에도 불구하고 전류가 차단되지 않는 등의 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전지 케이스의 일부에 마련된 별도의 공간에 소화약제를 수용하고, 전지의 오 사용시 이상 압력이 발생되면 그 소화약제를 전극 조립체의 수납 공간으로 침투시킴으로써 전지의 발화를 억제할 수 있는 구조를 가진 리튬 이차 전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 이차 전지는, 양극 전극판, 음극 전극판, 및 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부와, 상기 수납부에 선택적으로 연통될 수 있는 수용부를 가진 케이스; 상기 수용부에 수용되는 소화(消火)부재; 및 상기 수납부와 상기 수용부를 연통시킬 수 있는 선택적 연통수단을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 소화부재는, 중탄산나트륨 분말소화약제, 중탄산칼륨 분말소화약제, 인산암모늄분말소화약제 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 소화부재는, 화학포(chemical foam) 소화약제, 기계포 소화약제, 강화액소화약제, 침윤제소화약제 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 소화부재는 가스계소화약제를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 선택적 연통수단은, 상기 수납부와 상기 수용부의 실질적인 경계선에 마련되며, 과충전에 의해 상기 케이스의 수납부 및/또는 상기 전극 조립체가 팽창하여 임계압력 이상이 될 경우 밀봉이 해제될 수 있는 시일(seal)을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 시일은 노치(notch) 또는 단차가 형성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 2차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극판/세퍼레이터/음극판의 구조를 가진 전극 조립체(110)와, 이 전극 조립체(110)가 수납되어 밀봉될 수 있는 케이스(120)와, 케이스(120)에 형성된 수용부(130)와, 수용부(130)에 수용되는 소화부재(140), 및 소화부재(140)를 전극 조립체(110) 방향으로 유인할 수 있는 선택적 연통수단(150)을 구비한다.
상기 전극 조립체(110)는 이론적으로 리튬 이차 이온 전지 또는 리튬 이차 폴리머 전지일 수 있다. 또한, 전극 조립체(110)는 단위 셀(unit cell) 그 자체 또는 바이-셀(Bi-cell) 그 자체를 불문하며, 이러한 단위 셀 또는 바이셀이 여러 겹으로 적층된 것일 수도 있다. 그리고, 각각의 전극판(양극판 또는 음극판)은 극판 몸체와 극판 몸체로부터 돌출된 그리드로 구성된다.
상기 그리드는 양극 그리드와 음극 그리드로 구별되며, 양극 그리드와 음극 그리드는 전극 조립체(110)의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있으나, 본 실시예에서는 양극 그리드와 음극 그리드는 전극 조립체의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치되는 것으로 가정한다.
일반적으로, 전극 조립체(110)는 케이스(120)에 수납되어 전해액(미도시)이 충진된 후 진공 포장된 전지(100) 그 자체와 구별된다.
상기 전극 조립체는 다양한 구조가 가능하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체(110)는, 양극판/격리막/음극판의 3단의 적층 구조로 이루어지는데 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 전극 조립체(110)에 있어서, 양극판은 알루미늄과 같은 금속(Foil) 집전체의 양면 또는 일면에 양극활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 양극활물질이 도포되지 않은 집전체 부분에 양극 그리드가 돌출 형성되어 있다. 상기 음극판(113)은 구리와 같은 금속(Foil) 집전체의 양면 또는 일면에 음극활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 음극활물질이 도포되지 않는 집전체 부분에는 음극 그리드가 돌출 형성되어 있다. 세퍼레이터(115)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)의 폴리머 다공질막을 구비하며, 단층 및 다층구조를 가진다. 세퍼레이터는 양면에 양극판과 음극판이 각각 접착되는 접착부와, 양극판과 음극판을 절연하기 위한 절연부와, 최종적으로 양/음극판이 적층된 상태에서 그 적층물의 표면을 수회 와인딩하기 위한 와인딩부를 구비한다. 여기서, 접착부와 절연부는 서로 순차적으로 형성되며, 절연부의 길이는 접착부의 길이보다 약간 길게 형성된다. 왜냐하면, 접착부는 양극판 및 음극판의 폭과 동일한 길이를 가지면 되지만, 절연부는 양극판 또는 음극판 두께만큼 접혀져야 하기 때문에 그 폭만큼의 길이가 확보되어야 하기 때문이다. 한편, 와인딩부는 적층물을 와인딩할 수 있을 만큼의 충분한 길이를 가지는 것이 바람직하다. 상기 세퍼레이터 표면에 도포되는 이온전도성 폴리머 접착제(미도시)는 양극판 및 음극판들을 세퍼레이터에 접착시킴과 동시에 리튬 이온의 전도성에 방해가 되지 않도록 이온전도성 폴리머 예를 들어, 에스.비.알. 라텍스(SBR Latex) 계열 접착제, 아크릴 솔벤트(Acrylic Solvent) 접착제, 팬(PAN)(homo, co-polymer)을 이용한 접착제, PAN/PVDF 블렌딩(Blending)을 이용한 접착제, MMA/PMMA 중합접착제 등의 솔벤트(Solvent) 타입의 접착제가 이용되는 것이 바람직하다. 세퍼레이터는 양극판 및 음극판이 서로 교호되게 지그재그(보다 정확하게는 폴드/폴드(fold/fold)) 형태로 접혀진 후 후공정의 편리를 위해 테이프로 부착된다.
상기 케이스(120)는 전극 조립체(110)를 수납하는 수납부(122)와, 수납부(122) 주위에 마련되는 사이드 시일(124)과 탑 시일(126), 및 상술한 바 있는 수용부(130)를 구비한다.
상기 케이스(120)는 금속을 프레스 가공해서 원통 또는 평행 육면체 등으로 용기화한 금속제관, 또는 기재층, 알루미늄, 실란트층으로부터 구성되는 적층체를 파우치 형태로 사용할 수도 있고, 적층체를 프레스 성형한 후 요부(凹部)를 형성하고, 이 요부에 전극 조립체를 수납하는 엠보스 타입의 케이스를 사용할 수도 있다. 상기 엠보스 타입의 케이스는, 파우치 타입의 케이스와 비교해서, 보다 콤팩트(compact)한 포장을 얻을 수 있다.
상기 케이스(120)는 대략 20~50㎛의 두께를 가진 얇은 알루미늄을 이용하여 제조되고 그 알루미늄의 내면 즉, 전극 조립체(110)가 수납되는 면에는 접착제를 이용하여 대략 30㎛의 두께를 가진 폴리프로필렌을 접착시키고 알루미늄의 외면에는 나일론 필름이 접착제에 의해 접착된 구조를 가진다.
상기 수용부(130)는 케이스(120)의 상단 일측 즉, 전극 조립체(110)의 그리드 옆에 있는 여유 공간에 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 케이스의 양 측면 또는 하단에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 수용부(130)는 케이스(120)의 여러 부위에 복수로 마련될 수도 있다.
상기 소화부재(140)는 분말소화약제, 액체계소화약제, 가스계소화약제 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 분말소화약제는 BC분말소화약제, ABC분말소화약제 등으로 나눌 수 있다. BC분말소화약제는 중탄산나트륨 분말소화약제, 중탄산칼륨 분말소화약제 등으로 나눌수 있다.
상기 중탄산나트륨 분말소화약제(BC분말소화약제)는 중탄산나트륨을 주제로 한다. 이것은 값이 싸고, 소화 작용이 빠르고, 유류와 전기화재에 사용할 수 있는 반면, 일반화재에는 소화력이 없는 단점이 있다.
상기 중탄산칼륨 분말소화약제(BC분말소화약제)는 중탄산칼륨을 주제로 한다. 소화 작용이 빠르고, 소화능력면에서 중탄산나트륨분말소화약제보다 거의 2배 빠르다.
상기 인산암모늄 분말소화약제(ABC소화약제)는 제1인산암모늄을 주제로 한다. 소화 작용이 빠르고, 일반,유류,전기화재에 사용할 수 있다.
상기 액체계소화약제는 화학포 소화약제, 기계포소화약제, 강화액소화약제, 침윤제소화약제로 나눌 수 있다.
상기 화학포 소화약제는 소위, CHEMICAL FOAM이라고 하며, 포말소화약제는 A, B 2 기제의 화학작용에 의해 반응된 거품으로 소화하는 소화약제로 조작 간편성과 성능에도 불구하고 충진된 약제가 5℃전후에서 동결되는 결점이 있다. A제(황산알루미늄)와 B제(중탄산나트륨)를 주제로 한다. 일반화재와 유류화재 겸용이고, 소화된 부분은 다시 불이 번지지 않으며, 물체의 내부까지 약제가 침투한다.
상기 기계포 소화약제는 다량의 물에 포소화약제 원액을 녹인 포수용액을 발포기에 의하여 기계적인 수단으로 공기와 혼합 교반하여 거품을 발생기키는 포소화약제로서, 소위 "폼소화약제"라고 부르며 발포기의 종류에 따라 같은 포소화약제라도 포질이 다른 거품이 발생하기도 한다.
상기 강화액소화약제는 A급화재에 효력이 있으며, ABC소화약제 또는 포소화약제를 들 수 있다.
상기 침윤제소화약제는 주로 A급 소화약제로 개발된 것이 많이 있으나 A급 및 B급 화재를 동시에 소화할 수도 있다. 소화작용은 강화액소화약제와 비슷하나 겨울철 -10℃까지 얼지 않는 내한성을 가지고 있다.
상기 가스계소화약제는 하론 소화약제가 대표적이다. 뛰어난 성능에도 불구하고 환경오염문제와 몬트리올 의정서등에 의해 점점 그 규제가 심해지고 생산을 줄이고 있는 실정이다. 가스계소화약제는 크린 소화약제로 가격대가 높음에도 불구하고 소화 후 잔유물이 남지 않는다는 이유로 밀폐된 공간에 널리 사용된다.
하론소화약제는 가스계소화약제로 최초로 개발된 제품으로서, 하론 1211, 1301, 2402 등이 사용되고 있다. 한편, 가스계소화약제는 HCFC계열(Hydrochlorofluorocarbons)을 들 수 있으며 이러한 가스계소화약제는 한시적으로 사용이 허가된 제품으로 HCFC-123,HCFC-124등 수종의 HCFC계열의 가스를 혼합하여 만든 제품으로 대표적으로 HCFC Blend A, HCFC Blend B 등이 있다.
또 다른 가스계소화약제는 HFC계열(Hydrofluorocarbons)을 들 수 있으며 여기에 해당하는 소화약제로는 HFC-227ea, HFC-23, HFC-236fa, HFC-125, FC-3-1-10 등이 있으며 HCFC계열의 제품보다는 보다 환경에 안정화된 제품들이다.
3세대 가스계소화약제는 FIC계열(Fluoroiodocarbones)을 들 수 있으며 여기에 해당되는 소화약제로는 CF3I이고, HFC계열보다 대기중의 자연분해도가 더 높은제품이나 단가 높아 아직 실용성이 떨어진다.
또 다른 가스계소화약제로는 불활성가스류가 있다. 상기 불활성가스류(Inert Gases) 소화약제는 대기 중의 공존산소량을 10%~14%정도로 낮추는 것을 목적으로 설계된 제품으로 산소량을 낮춤으로써 인화물질이 연소되는 것을 방지하도록 설계된 제품으로 주로 아르곤 또는 질소를 단독 또는 혼합 사용한다.
그 외의 충진 소화약제는 이산화 탄소(CO2), NAF SⅢ 등이 있다. NAF SⅢ는 소화 능력이 아주 높으면서도 인체 미치는 독성 및 환경에 미치는 영향이 매우 적다.
상기 선택적 연통수단(150)은 수납부(122)와 수용부(130)의 실질적인 경계선에 마련되는 것으로서, 과충전에 의해 케이스(120)의 수납부(122) 및/또는 전극 조립체(110)가 팽창하여 케이스(120) 내부의 압력이 임계압력 이상이 될 경우 수용부(130)에 수용된 소화부재(140)를 수납부(122) 측으로 이동시킬 수 있는 구조를 가진다. 그 대표적인 것인 케이스(120)의 다른 시일들에 비해 상대적으로 연약한 시일(152) 구조를 가진다.
이를 위해, 상기 시일(152)은 노치(notch) 구조(154; 도 3 참조) 또는 단차 구조를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 시일(152)은 케이스(120)의 측면에 형성된 사이드 시일(124) 또는 상단에 마련된 탑 시일(126)보다 시일 압력을 처음부터 상대적으로 약하게 밀봉시켜 두거나 동일한 시일 압력에 의하더라도 미리 시일 부분에 의도적으로 노치 또는 단차를 형성시켜 둠으로써 이상 압력에 의해 그 밀봉을 해제시킬 수 있는 것이 바람직하다. 상기 시일(152)의 연약 구조는 여기서 설명된 노치(154) 또는 단차 이외에 다양한 변형들이 가능함은 물론이다.
한편, 상기 선택적 연통구조는 상기 시일(152) 구조 외에 별도의 플렉스블한 관 구조, 또는 기본 시일과 다른 재질의 필름 구조, 본 발명의 목적을 수행할 수 있는 별도의 밸브 구조를 가질 수 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 준비된 전극 조립체(110)를 케이스(120)의 수납부(122)에 수납한 후 양 측면 및 상부를 각각 사이드 시일 및 탑 시일을 한다. 즉, 수용부(130)만 제외하고 모두 실링한다.
이어서, 수납부(122)와 수용부(130)의 경계선에 시일(152) 작업을 한다. 이러한 시일 작업 때, 필요한 노치(154) 또는 단차를 동시에 행하는 것이 바람직하다.
다음, 시일(152)에 의해 차단된 수용부(130)에 소정의 소화부재(140)를 투입 또는 충진 후 수용부(130)의 상단을 2차 시일(156) 하면 작업이 마무리 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 리튬 이차 전지는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 양극, 음극, 세러페이터, 전해액에 관계 없이 케이스의 일측에 별도의 소화약제를 마련함으로써, 전지 사용시 과충전 등의 이상 작동에 의해 전지 내부의 압력이 임계 압력 이상으로 상승하면, 시일 부분을 통해 수납부와 수용부를 연통시키게 함으로써 수용부에 수용된 소화약제가 수납부 측으로 스며들게 함으로써 전지의 발화를 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 전지의 안전성을 제고할 수 있다. 특히, 전기 자동차의 경우에는 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 수용부의 위치를 전지의 상단 여유 공간에 확보함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 사시도.
도 2는 도 1의 단면 구성도.
도 3은 도 2의 요부 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...리튬 이차 전지 110...전극 조립체
120...케이스 122...수납부
124...사이드 시일 126...탑 시일
130...수용부 140...소화부재
150...선택적 연통부재 152...시일
154...노치 156...2차 시일

Claims (6)

  1. 양극 전극판, 음극 전극판, 및 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수납되는 수납부와, 상기 수납부에 선택적으로 연통될 수 있는 수용부를 가진 케이스;
    상기 수용부에 수용되는 소화(消火)부재; 및
    상기 수납부와 상기 수용부를 연통시킬 수 있는 선택적 연통수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화부재는,
    중탄산나트륨 분말소화약제, 중탄산칼륨 분말소화약제, 인산암모늄분말소화약제 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소화부재는,
    화학포(chemical foam) 소화약제, 기계포 소화약제, 강화액소화약제, 침윤제소화약제 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소화부재는 가스계소화약제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 연통수단은,
    상기 수납부와 상기 수용부의 실질적인 경계선에 마련되며, 과충전에 의해 상기 케이스의 수납부 및/또는 상기 전극 조립체가 팽창하여 임계압력 이상이 될 경우 밀봉이 해제될 수 있는 시일(seal)을 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시일은 노치(notch) 또는 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160019251A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20170024463A (ko) * 2015-08-25 2017-03-07 에스케이이노베이션 주식회사 발포제의 발포방향을 제어하는 이차 전지 모듈
WO2018080257A1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 엘지화학 이차전지
US11264661B2 (en) 2017-04-25 2022-03-01 Lg Energy Solution, Ltd. Battery cell with improved safety

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100686842B1 (ko) * 2005-07-29 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
FR2962261B1 (fr) 2010-07-02 2013-08-02 Saft Groupe Sa Batterie de generateurs electrochimiques comprenant une mousse comme materiau de remplissage entre generateurs
KR101119070B1 (ko) * 2011-06-15 2012-03-16 주식회사 누리하이텍 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법
US9196920B2 (en) 2011-10-18 2015-11-24 Johnson Controls Technology Llc Electrochemical cell having a safety device
CN107078232B (zh) * 2014-07-14 2021-03-26 科慕埃弗西有限公司 具有防止燃烧的改善安全性的锂离子电池
KR20190022830A (ko) * 2016-07-29 2019-03-06 비와이디 컴퍼니 리미티드 복합 방폭 밸브, 커버 플레이트 어셈블리 및 배터리
CN107665964B (zh) * 2016-07-29 2020-11-06 比亚迪股份有限公司 一种复合防爆阀、盖板组件及电池
KR102203246B1 (ko) * 2017-05-25 2021-01-13 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 배터리 모듈
CN109585716A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 郑州宇通客车股份有限公司 一种电池盖板
CN112018459B (zh) * 2020-07-17 2021-09-14 清华大学 电池系统热失效扩散的抑制结构及其确定方法、电池系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160019251A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR102311426B1 (ko) * 2014-08-11 2021-10-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20170024463A (ko) * 2015-08-25 2017-03-07 에스케이이노베이션 주식회사 발포제의 발포방향을 제어하는 이차 전지 모듈
KR101726298B1 (ko) * 2015-08-25 2017-04-12 에스케이이노베이션 주식회사 발포제의 발포방향을 제어하는 이차 전지 모듈
WO2018080257A1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 엘지화학 이차전지
CN109155390A (zh) * 2016-10-31 2019-01-04 株式会社Lg化学 二次电池
US10734694B2 (en) 2016-10-31 2020-08-04 Lg Chem, Ltd. Secondary battery
CN109155390B (zh) * 2016-10-31 2021-06-11 株式会社Lg化学 二次电池
US11264661B2 (en) 2017-04-25 2022-03-01 Lg Energy Solution, Ltd. Battery cell with improved safety

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