KR100874385B1 - 이차전지용 안전부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 전극조립체의 양면에 장착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연 시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 외측 금속시트(시트 A 또는 시트 B)의 외면에는 마찰력 향상을 위한 표면처리 또는 마찰력 증진 부재가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 안전부재는 전지케이스와 전극조립체 사이의 계면 마찰력을 증가시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있으며, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지용 안전부재 {Safety Member for Secondary Battery}
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 전극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 안전부재의 분해 사시도이다;
도 4는 도 3의 안전부재가 장착되어 있는 전극조립체의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전부재의 사시도이다.
본 발명은 이차전지용 안전부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지용 전극조립체의 양면에 장착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연 시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 외측 금속시트(시트 A 또 는 시트 B)의 외면에는 마찰력 향상을 위한 표면처리 또는 마찰력 증진 부재가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재를 제공한다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(310, 320), 전극 탭들(310, 320)에 용접되어 있는 전극리드(410, 420), 및 전극조립체(300)를 수용하는 전지케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(300)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(310, 320)은 전극조립체(300)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(410, 420)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(310, 320)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(410, 420)의 상하면 일부에는 전지케이스(200)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(430)이 부착되어 있다.
케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(310)과 다수의 음극 탭들(320)이 전극리드(410, 420)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 소정 간격으로 이격되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(301)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(310)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 양극리드(410)에 연결된다. 그러한 양극리드(410)는 양극 탭 용착부가 연결되어 있는 대향 단부(412)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극 탭들(310)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 용착부의 양극 탭들(310)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다. 따라서, 전극 탭들과 전극리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming) 부위로 칭하기도 한다.
이와 같은 파우치형 이차전지에서, 전극조립체는 전지의 진동 또는 낙하시 V-포밍 부위의 빈공간에 의하여 전지케이스와의 계면을 따라 쉽게 이동된다. 특 히, 전지케이스 내부에 주입되는 리튬염 함유 전해액은 전극조립체와 전지케이스의 계면에서 일종의 윤활유로 작용하여, 전극조립체의 이동을 더욱 촉진시킨다. 이러한 전극조립체의 이동은 상기 V-포밍 부위에서 서로 다른 전극들의 접촉에 의한 내부단락의 원인이 되며, 궁극적으로 전지의 안전성을 저하시키므로, 파우치형 전지를 제조하는데 있어서 근본적인 해결방안이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전지케이스와 전극조립체 사이의 계면 마찰력을 향상시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 안전부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있는 안전부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 안전부재를 포함하는 것으로 구성되어 있는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안전부재는, 이차전지용 전극조립체의 양면에 장착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극 단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연 시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 외측 금속시트(시트 A 또는 시트 B)의 외면에는 마찰력 향상을 위한 표면처리 또는 마찰력 증진 부재가 부가되어 있는 것으로 구성되어 있다.
이차전지는 우수한 성능에도 불구하고 안전성 측면에서 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 외부로부터 침상체 등의 물체가 전지를 압박하거나 그것을 관통하게 되면, 양극과 음극이 접촉되면서 단락이 유발되고, 이러한 단락시 전극 활물질들의 반응에 온도가 급격히 상승하게 된다. 특히, 전기전도성이 낮은 리튬 전이금속 산화물 등의 양극 활물질은 단락시 많은 열을 발생시키므로 발화 내지 폭발에까지 이를 수 있다.
반면에, 상기 안전부재가 전극조립체의 양면에 부가되어 있으면, 상기와 같은 침상체에 의한 전극조립체의 압박 또는 관통시 안전부재의 금속시트들이 우선적으로 접촉되어 단락을 유발하여 통전을 이루게 된다. 그러나, 안전부재의 금속시트에는 전극 활물질이 도포되어 있지 않으므로, 단락에 의한 발열량이 상대적으로 매우 낮으므로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이러한 우선적 단락이 가능할 수 있도록, 앞서 설명한 바와 같이, 안전부재는 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 두 개의 금속시트들이 절연 시트가 개재된 상태로 각각 전지의 양극단자와 음극단자에 연결되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 안전부재는, 두 금속시트가 각각 양극과 음극에 연 결되어 있는 상태로 전극조립체의 외면을 감쌈으로써, 침상체 관통시 일차적으로 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있고, 전지케이스와 전극조립체 사이의 계면 마찰력을 향상시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 낙하, 외부충격 등과 같은 외력의 인가시 더욱 우수한 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명에서, 상기 안전부재의 두 금속시트는 전극조립체의 양극 및 음극을 구성하는 집전체와 동일한 소재일 수 있는 바, 예를 들어, 상기 시트 A는 활물질이 도포되어 있지 않은 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 활물질이 도포되어 있지 않은 구리 호일일 수 있다.
또한, 상기 두 금속시트들은 상기 양극 단자 및 음극 단자에 용이하게 연결될 수 있도록 다양한 구조를 가질 수 있는 바, 예를 들어, 이들 금속시트들의 일측에 돌출 탭이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이때, 상기 각각의 돌출 탭들은 상기 양극 단자 및 음극 단자에 대응하는 위치에서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 전극조립체에서 평면상 양극 단자가 오른쪽으로 편향되어 돌출되어 있고, 음극 단자가 왼쪽으로 편향되어 돌출되어 있는 경우, 상기 양극 단자에 연결되는 시트 A의 돌출 탭과 음극 단자에 연결되는 시트 B의 돌출 탭은 상기 단자들에 대응하여 각각 오른쪽과 왼쪽으로 편향되어 형성되어 있다.
상기 안전부재의 절연 시트는 절연성을 가지며 박막의 형태로 제조될 수 있는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 전극조립체의 분리막과 같이 반드시 미세 다공성 구조일 필요는 없다. 그러나 절연 시트의 예로는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 일반적인 범용 수지 필름과, 내열성이 우수한 고분자 수지 필름 등을 들 수 있다. 상기 절연 시트는 시트 A와 시트 B를 효과적으로 절연시키기 위하여, 상기 두 시트들 보다 크게 구성되는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 양측 안전부재들은 시트 A 및/또는 시트 B의 하단이 상호 연결되어 있는 일체형의 구조일 수 있다. 여기서, 상기 양측 안전부재들이란 두께 방향(적층 방향)을 기준으로 전극조립체의 양면에 각각 장착되는 한 쌍의 안전부재들을 의미한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 전극조립체의 양면 중 일 면을 '상단면'으로, 나머지 면을 '하단면'으로 칭하기도 한다. 또한, 상기 시트의 하단은, 전극조립체의 전극 탭들이 돌출되어 있는 상단에 대향하는 면, 즉, 전극조립체의 '하측면'에 대응하는 부위를 의미한다. 즉, 상기 안전부재는 그것을 구성하는 시트 A와 시트 B 중에서 하나 또는 둘 모두가 상기 전극조립체의 하측면에서 연결된 상태로, 그것의 상단면과 하단면 및 하측면을 감쌀 수 있도록, "ㄷ" 자 형상으로 절곡되어 있는 형태일 수 있다.
상기 안전부재의 마찰력을 향상시키기 위한 바람직한 구조의 예로서, 상기 안전부재의 최외각 금속시트의 외면을 표면처리 하여 미세한 요철부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속시트의 외면에 샌드블라스팅, 화학적 엣칭, 압연 등을 행하여 요철부를 형성할 수 있다.
또 다른 바람직한 구조의 예로서, 상기 안전부재의 최외각 금속시트의 외면에 마찰력 증진 부재를 부가할 수도 있다. 상기 마찰력 증진 부재는 예를 들어, 고분자 필름 또는 접착층 등일 수 있으며, 그 중 상기 고분자 필름은 전극조립체를 구성하는 분리막과 동일한 소재일 수도 있지만, 보다 바람직하게는 마찰력이 큰 기 타 고분자 수지 또는 그것의 복합체로 이루어져 있다.
상기 마찰력 증진 부재는 다양한 형태로 부가될 수 있는 바, 예를 들어, 상기 고분자 필름을 사용할 경우, 마찰력을 더욱 증가시키기 위하여 안전부재의 높이 방향으로 기준으로 비연속적인 층상 구조(패턴 형상 구조)로 부가될 수 있다. 상기 마찰력 증진 부재를 금속시트의 외면에 안정적으로 부가하는 방식 역시 다양할 수 있으며, 접착제에 의한 부착, 코팅에 의한 형성 등을 고려할 수 있으며, 완성된 전지의 두께에 대한 영향을 최소화할 수 있도록 5 내지 100 ㎛의 두께로 부가되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 전극조립체가 그것의 외면이 상기 안전부재에 의해 감싸인 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조의 전극조립체는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
상기 안전부재의 금속시트들은 전극조립체의 외면을 감싼 상태에서 전극조립체의 전극 탭들이 연결되어 있는 전극리드에 각각 접속되어 있다. 이때, 전극 탭들은 다양한 방식으로 전극리드에 연결될 수 있으며, 바람직하게는 용접에 의해 더 욱 안정적으로 연결될 수 있으며, 금속시트 또한 그로부터 돌출된 탭을 상기 전극 탭 또는 전극리드에 용접에 의해 연결할 수 있다.
본 발명에 따른 전지는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 안전부재의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 안전부재(500)는 대략 전극조립체(도시하지 않음)의 크기에 대응하는 알루미늄 시트(510)와 구리 시트(520)가 절연 시트(530)를 사이에 두고 서로 부착되어 있다. 전극조립체를 감쌀 때, 내측에 위치하는 알루미늄 시트(510)는 상호 분리된 2 개의 단위로 이루어져 있고, 외측에 위치하는 구리 시트(520)는 그것의 하단이 연결되어 1 단위를 이루고 있다. 또한, 구리 시트(520)의 외면에는 전지케이스(도시하지 않음)와의 마찰력을 향상시키기 위한 고분자 필름(540)이 부착되어 있다.
알루미늄 시트(510)의 각각의 단부에는 전극조립체의 양극과 연결되는 탭들(511, 512)이 각각 돌출되어 있고, 구리 시트(520)의 각각 단부에도 전극조립체 의 음극과 연결되는 탭들(521, 522)이 돌출되어 있다.
이러한 안전부재(500)는 그것의 중앙(550)에서 절곡되어 전극조립체의 상단면과 하단면 및 하측면을 감싸면서 전극조립체에 장착된다. 이러한 구조는 안전부재가 장착되어 있는 전극조립체의 사시도가 도시되어 있는 도 4에서 용이하게 확인할 수 있다.
도 4를 참고하면, 안전부재(500)는 그것을 구성하는 알루미늄 시트(510)의 상단 탭(511) 및 하단 탭(512)이 전극조립체(300)의 상단 좌측에서 돌출되어 있는 양극 탭들(310)에 연결되고, 구리 시트(520)의 상단 탭(521) 및 하단 탭(522)이 전극조립체(300)의 상단 우측에서 돌출되어 있는 음극 탭들(320)에 연결되는 것으로 전극조립체(300)에 장착된다.
안전부재(500)의 탭들(511, 512, 521, 522)과 전극 탭들(310, 320)을 연결시키기 전에, 양극 탭들(310) 및 음극 탭들(320)을 각각 용접에 의해 상호 연결하고, 연결된 양극 탭들(310) 및 음극 탭들(320) 각각의 상단 및 하단에 안전부재(500)의 상단 탭들(511, 521) 및 하단 탭들(512, 522)을 용접하여 연결할 수도 있지만, 연결 방식이 특별히 제한되는 것은 아니다.
안전부재(500)는 그것의 구리 시트(520)가 전극조립체(300)의 외면에 접하도록 부착될 수도 있지만, 바람직하게는 알루미늄 시트(510)가 전극조립체(300)의 외면에 접하도록 부착된다. 예를 들어, 전극조립체(300)는 음극(301)을 최외각 전극으로 하여 적층된 구조일 수 있으며, 그것의 외면을 분리막(도시하지 않음)으로 감쌈으로써 절연성을 확보할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 고분자 필름(540)은 절곡부(550)를 제외하고 전극조립체의 상단면과 하단면에 대응하는 부분의 구리 시트(520) 외면에만 부착되어 있다. 이는 안전부재(500)를 용이하게 절곡하기 위한 것으로, 이로 인하여, 도 4에서와 같이, 전극조립체(300)의 하측면은 고분자 필름(540)이 존재하지 않고 구리 시트(520)가 최외각을 이룬다.
한편, 알루미늄 시트(510)와 구리 시트(520)는, 완성된 전지의 잦은 모서리 부분의 낙하로 인한 단락을 방지하기 위하여, 전극조립체(300)의 모서리 부분을 덮지 않도록, 그에 대응하는 부분인 절곡부위(550)에서 측부가 만입된 형태로 형성되어 있다.
고분자 필름(540)은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전부재의 사시도가 도시되어 있는 도 5에서와 같이, 구리 시트(520)의 일부분을 덮도록 비연속적으로 패턴화된 형태로 부착되어 있을 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 3과 같이 고분자 필름(소재: 폴리프로필렌)이 부착되어 있는 안전부재를 제조한 후, 도 4에서와 같이 전극조립체의 외면을 감싸도록 상기 안전부재를 부착하고 파우치형 전지케이스에 장착한 다음, 전해액을 주입하고 전지케이스를 밀봉하 는 것으로 전지를 제조하였다.
[실시예 2]
화학물질을 사용한 에칭에 의해 표면에 미세요철이 형성되어 있는 안전부재를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.
[실시예 3]
도 5와 같이 고분자 필름이 비연속적으로 부착되어 있는 안전부재를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[비교예 1]
안전부재를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[비교예 2]
고분자 필름이 부착되어 있지 않은 안전부재를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 전지들을 대상으로 전방 낙하 실험과 침상관통 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 본 실험에서는 각각 20 개의 전지들에 대해 반복적으로 수행하였고, 전방 낙하 실험은 1.5 m 높이에서 자유 낙하 방식으로 수행하였으며, 침상관통 실험은 DIA 2 mm 및 속도 1 m/분의 조건으로 수행하였다.
<표 1>
Figure 112006048987129-pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 전지들은 전방 낙하 실험에서 20 개 전지 모두에서 단락이 유발되지 않았다. 즉, 전극조립체를 감싸고 있는 안전부재의 높은 마찰력으로 인해 전극조립체의 이동이 억제되어 단락이 유발되지 않았다. 또한, 침상 관통시에는 안전부재의 두 금속시트들이 우선적으로 단락을 유발하여 전지의 온도 상승을 억제함으로써 20 개 전지 모두에서 발화가 일어나지 았다.
반면에, 비교예 1의 전지는 다수의 전지에서 단락 및 발화가 확인되었고, 비교예 2의 전지는 안전부재로 인해 침상 관통시 발화가 유발되지 않았으나, 전방 낙하시 전극조립체의 이동으로 인한 단락이 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안전부재는 전지케이스와 전극조립체 사이의 계면 마찰력을 증가시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있으며, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 이차전지용 전극조립체의 양면에 부착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연 시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 외측 금속시트(시트 A 또는 시트 B)의 외면에는 마찰력 향상을 위한 표면처리 또는 마찰력 증진 부재가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트 A는 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 구리 호일인 것을 특징으로 하는 안전부재.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 양측 안전부재들은 (i) 시트 A, 또는 (ii) 시트 B, 또는 (iii) 시트 A 및 시트 B의 하단이 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 표면처리에 의해 금속시트의 외면에는 미세한 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰력 증진 부재는 고분자 필름 또는 접착층인 것 을 특징으로 하는 안전부재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고분자 필름은 높이 방향으로 비연속적인 층상 구조로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.
  7. 전극조립체의 외면에 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 따른 안전부재가 부가된 상태로 전지케이스에 밀봉되어 있는 리튬 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 전극조립체, 또는 스택 및 폴딩형 전극조립체이고, 상기 안전부재의 금속시트는 전극조립체의 전극 탭들이 연결되어 있는 전극리드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024080837A1 (ko) * 2022-10-14 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101036067B1 (ko) 2009-11-27 2011-05-19 삼성에스디아이 주식회사 안전부재가 구비된 파우치형 리튬 이차전지
KR20110123462A (ko) 2010-05-07 2011-11-15 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
US20110136003A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Yong-Sam Kim Rechargeable Battery
US9178204B2 (en) * 2009-12-07 2015-11-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101116501B1 (ko) 2010-05-07 2012-02-24 에스비리모티브 주식회사 관통 및 압괴 안전성이 향상된 이차 전지
KR101155888B1 (ko) * 2010-07-23 2012-06-21 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR101310482B1 (ko) 2010-10-19 2013-09-24 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 신규 구조의 전기소자
US9627677B2 (en) * 2011-12-23 2017-04-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101233614B1 (ko) * 2012-04-09 2013-02-14 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지
KR101706403B1 (ko) 2012-04-20 2017-02-14 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US20150221925A1 (en) * 2012-09-11 2015-08-06 Routejade Inc. Stacked type secondary battery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142028A (ja) 2003-11-06 2005-06-02 Nec Lamilion Energy Ltd 積層型電池
KR100581845B1 (ko) 1999-04-21 2006-05-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬이차전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100581845B1 (ko) 1999-04-21 2006-05-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬이차전지
JP2005142028A (ja) 2003-11-06 2005-06-02 Nec Lamilion Energy Ltd 積層型電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024080837A1 (ko) * 2022-10-14 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지

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