KR101037041B1 - Pouch for secondary battery and Secondary battery using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부수지층, 금속박층, 내부수지층을 포함하는 전지의 파우치 외장재에 있어서, 상기 적어도 하나의 수지층은 수지-무기물 복합층으로 형성시키거나, 또는 상기 외부수지층과 금속박층 사이, 내부수지층과 금속박층 사이에 중간층을 포함하는 전지의 파우치 외장재에서, 상기 중간층은 수지-무기물 복합층으로 형성시킨 전지의 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지를 제공한다.The present invention provides a pouch packaging material for a battery including an outer resin layer, a metal foil layer, and an inner resin layer, wherein the at least one resin layer is formed of a resin-inorganic composite layer, or between the outer resin layer and the metal foil layer, In the pouch packaging material of the battery including an intermediate layer between the inner resin layer and the metal foil layer, the intermediate layer provides a pouch case of the battery formed of a resin-inorganic composite layer and a pouch type secondary battery using the same.
본 발명에서는 무기물을 적어도 하나의 수지층 또는 중간층에 포함하는 수지-무기물 복합층을 포함함으로써 전지 제작 이후 수분침투 저항 능력을 향상시킬 수 있고, 절연저항성을 향상시켜 전지 수명이 우수한 이차전지를 제공한다.In the present invention, by including a resin-inorganic composite layer containing an inorganic material in at least one resin layer or an intermediate layer can improve the moisture permeation resistance capability after fabrication of the battery, improve the insulation resistance to provide a secondary battery excellent in battery life. .
무기물*이차전지*파우치*전지수명*수지층 Mineral * Secondary Battery * Pouch * Battery Life * Resin Layer
Description
본 발명은 통상 고분자 수지로 이루어진 내부수지층 및 외부수지층을 포함하는 파우치 외장재에서 상기 적어도 하나의 수지층, 또는 상기 적어도 하나의 수지층과 금속박층 사이에 포함되는 중간층에 무기물을 분산시켜 절연특성이 향상된 이차전지 전극 조립체의 용기로 사용되는 파우치 외장재 및 이를 사용한 파우치형 이차전지에 관한 것이다. The present invention is an insulating property by dispersing an inorganic material in the intermediate layer included between the at least one resin layer, or the at least one resin layer and the metal foil layer in a pouch case including an inner resin layer and an outer resin layer usually made of a polymer resin The present invention relates to a pouch case used as a container of the improved secondary battery electrode assembly and a pouch type secondary battery using the same.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지에 대해서 중요성이 증가되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지와, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.As the use of portable electric products such as video cameras, portable telephones and portable PCs is activated, the importance of secondary batteries mainly used as driving power thereof is increasing. In particular, lithium secondary batteries have higher energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to other lead-acid batteries and other secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries. It is actively underway.
통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분 야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이차전지 등을 들 수 있다. 이 중에서, 리튬이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.Unlike primary batteries that are not normally rechargeable, rechargeable batteries that are capable of charging and discharging are being actively researched by the development of high-tech fields such as digital cameras, cellular phones, notebook computers, and hybrid cars. Examples of secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary battery is used as a power source for portable electronic devices with operating voltage of 3.6V or more, or used in high-power hybrid vehicles by connecting several in series, compared to nickel-cadmium battery or nickel-metal hydride battery. The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is also excellent and is being used rapidly.
리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium ion polymer battery using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte. Lithium ion polymer batteries can be classified into fully solid lithium ion polymer batteries containing no electrolyte solution and lithium ion polymer batteries using gel polymer electrolyte containing electrolyte solution, depending on the type of polymer solid electrolyte.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. 따라서, 두 전극과 세퍼레이터, 전해질을 필름으로 만든 파우치에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.In the case of a lithium ion battery using a liquid electrolyte, a cylindrical or rectangular metal can is used as a container by welding sealing. Since the can-type secondary battery using the metal can as a container has a fixed shape, there is a disadvantage in restricting the design of an electrical product using the same as a power source, and it is difficult to reduce the volume. Accordingly, a pouch type secondary battery using two electrodes, a separator, and an electrolyte in a pouch made of a film and being sealed is developed and used.
통상적으로 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 파우치는 순차적으로 열접착성을 가져 실링재 역할을 하는 열접착층인 폴리올레핀계 수지층(Polyolepin Layer) 의 내부수지층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속박층인 알미늄층(AL/Aluminum Layer), 기재 및 보호층으로 작용하는 나일론층(Nylon Layer)의 외부수지층이 적층된 다층막구조로 구성되어 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.The pouch of a lithium ion polymer battery which is commonly used has an internal resin layer of a polyolefin-based resin layer (Polyolepin Layer), which is a heat-adhesive layer that acts as a sealing material in order to have a thermal adhesiveness, a substrate that maintains mechanical strength, and a barrier between moisture and oxygen. It is composed of a multilayer film structure in which an outer resin layer of an aluminum layer (AL / Aluminum Layer), a base material, and a nylon layer serving as a protective layer, is laminated. Commonly used as the polyolefin-based resin layer is CPP (Casted Polypropylene).
파우치형 이차전지는 형태에 융통성을 가질 수 있고 보다 작은 부피 및 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나 캔형과 달리 파우치형은 연질의 파우치를 용기로 사용하므로 기계적 강도가 약하고 밀봉의 신뢰성이 낮아질 수 있다. 따라서 누액의 문제를 큰 전해액 사용 리튬 이온 이차전지에서 보다는 주로 겔형이나 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지에 사용된다.Pouch-type secondary battery has the advantage that can be flexible in form and to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass. However, unlike the can type, the pouch type uses a soft pouch as a container, so that the mechanical strength may be weak and the reliability of the sealing may be low. Therefore, the problem of leakage is mainly used in a gel type or an all solid lithium ion polymer battery, rather than in a large electrolyte lithium ion secondary battery.
상기와 같은 구조를 가지는 파우치 외장재는 전극체와 전해액을 넣고, 열융착을 통하여 밀봉시키게 되는데, 이때 내부수지층인 CPP 층이 미세하게라도 파괴되는 경우 금속호일층이 전지 내부에 노출되게 되며, 이 경우 전해액과의 반응성으로 인해 부반응이 발생하게 된다.The pouch packaging material having the structure as described above is sealed through thermal fusion into an electrode body and an electrolyte solution, and the metal foil layer is exposed to the inside of the battery when the CPP layer, which is an inner resin layer, is broken even finely. In this case, side reactions occur due to reactivity with the electrolyte.
부반응이 발생되면 전극의 활성층이 기계적으로 붕괴되며 수분침투가 용이하게 되어 전지의 수명이 급격히 감소하게 된다. 이러한 문제 때문에, 상기 열 융착을 약하게 하게 되면 실링부를 통한 수분 침투 특성이 증가되어 역시 전지의 수명에 심각한 악영향을 끼칠 수 있게 된다.When a side reaction occurs, the active layer of the electrode is mechanically collapsed and moisture permeation is facilitated, and the life of the battery is drastically reduced. Because of this problem, weakening the thermal fusion increases the water permeation characteristics through the sealing portion can also have a serious adverse effect on the life of the battery.
따라서, 열융착으로 인한 절연저항의 파괴를 막기 위하여 상기 내부수지층과 금속박층의 사이, 금속박층과 외부수지층의 사이, 또는 양쪽 모두에 수지층이나 테이프를 추가로 구성하는 경우도 있으나, 상기와 같은 종래 문제들을 해결하는 데도 미흡하다. Accordingly, a resin layer or a tape may be additionally formed between the inner resin layer and the metal foil layer, between the metal foil layer and the outer resin layer, or both to prevent breakdown of the insulation resistance due to thermal fusion. It is also insufficient to solve the conventional problems such as.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 구조를 가지는 이차전지의 파우치 외장재에서 열융착으로 인해 발생되는 상기와 같은 수분 침투 등의 문제를 해결하여 전지의 성능을 향상시키기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is to improve the performance of the battery by solving the problems such as moisture infiltration caused by the heat sealing in the pouch packaging material of the secondary battery having the structure as described above.
이에, 본 발명은 외부수지층, 금속박층, 내부수지층으로 이루어진 파우치 케이스를 가지는 파우치형 전지에 있어서, 상기 적어도 하나의 수지층에 방습 기능이 우수한 무기물을 분산시켜 수지-무기물 복합층을 형성시킴으로써 상기한 문제들을 해결할 수 있게 되었다. Accordingly, the present invention is a pouch-type battery having a pouch case consisting of an outer resin layer, a metal foil layer, an inner resin layer, by dispersing an inorganic material having excellent moisture-proof function in the at least one resin layer to form a resin-inorganic composite layer The above problems can be solved.
따라서, 본 발명의 목적은 외부로부터의 수분 침투를 저하시킬 수 있어 절연특성이 우수한 이차전지의 파우치 외장재를 제공하는 데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pouch packaging material for a secondary battery that can reduce moisture permeation from the outside and has excellent insulation characteristics.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 외부로부터 수분침투를 막을 수 있는 파우치 외장재를 이용함으로써 전지 성능이 향상된 파우치형 이차전지를 제공하는 데도 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a pouch type secondary battery having improved battery performance by using a pouch packaging material that can prevent moisture penetration from the outside as described above.
본 발명과 같이 내부 또는 외부수지층을 포함하는 파우치 외장재에서 상기 적어도 하나의 수지층을 수지-무기물 복합층으로 형성함으로써 상기 방습능력이 우 수한 무기물의 영향으로 전지 제작 후 수분에 안정할 뿐만 아니라, 이로 인해 금속호일이 전해질에 노출되는 것을 억제시켜 절연특성이 우수한 파우치형 이차전지를 제공할 수 있다.By forming the at least one resin layer as a resin-inorganic composite layer in a pouch packaging material including an inner or outer resin layer as in the present invention, the moisture-proof ability is not only stable to moisture after battery fabrication, As a result, the metal foil may be prevented from being exposed to the electrolyte, thereby providing a pouch type secondary battery having excellent insulation characteristics.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지의 파우치 외장재는 외부수지층, 금속박막, 내부수지층으로 이루어진 파우치형 외장재에 있어서, 상기 적어도 하나의 수지층은 무기물을 포함하는 수지-무기물 복합층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Pouch packaging material of the battery of the present invention for achieving the above object is a pouch-type packaging material consisting of an outer resin layer, a metal thin film, an inner resin layer, the at least one resin layer is a resin-inorganic composite layer containing an inorganic material Characterized in that formed.
또한, 본 발명의 파우치형 이차전지는 상기와 같은 파우치 외장재를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.In addition, the pouch type secondary battery of the present invention is characterized in that it comprises a pouch case as described above.
이하에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
통상의 파우치 외장재는 다음 도 1과 같이 내부수지층(10)/금속박층(20)/외부수지층(30)으로 이루어진 구조를 가진다. 또한, 다음 도 2에서와 같이 상기 내부수지층(10)과 금속박층(20) 사이, 또는 상기 금속박층(20)과 외부수지층(30) 사이, 또는 양쪽 모두에 테이프나 중간층(40)을 형성하기도 한다.Conventional pouch packaging material has a structure consisting of the
상기와 같이 중간층을 형성하면, 상기 금속박층을 보호할 수 있고, 파우치 케이스를 제조할 때 열과 압력에 의해 열접착층인 내부수지층이 얇아져서 전극과 금속박층, 예를 들면 알루미늄이 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.When the intermediate layer is formed as described above, the metal foil layer can be protected, and when the pouch case is manufactured, the inner resin layer, which is a heat-adhesive layer, becomes thin due to heat and pressure, so that the electrode contacts the metal foil layer, for example, aluminum, so that a short circuit occurs. It can be prevented from occurring.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치 외장재는 다음 도 3과 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부수지층(10)/금속박층(20)/외부수지층(30)으로 이루어진 파우치 외장재 구조에서 상기 적어도 하나의 수지층에 무기물을 첨가하여 수지-무기물 복합층을 형성하도록 한 것이다. Pouch packaging material according to an embodiment of the present invention as shown in Figures 3 and 4, at least in the pouch packaging material structure consisting of the
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 파우치 외장재는 다음 도 5와 6에서와 같이, 중간층을 포함하는 파우치 외장재 구조에서 상기 적어도 하나의 중간층(40), 즉 내부수지층(10)과 금속박층(20) 사이의 중간층(도 5) 또는 금속박층(20)과 외부수지층 사이의 중간층(도 6)에 고온에서 방습 능력이 우수한 무기물을 분산시켜 수지-무기물 복합체를 형성하여 수분침투에 대해 안정하여 절연특성을 향상시키고자 한 것이다. In addition, the pouch packaging material according to an embodiment of the present invention, as shown in Figures 5 and 6, in the pouch packaging structure including the intermediate layer, the at least one
상기 파우치 외장재의 금속박층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하는 역할을 한다. 상기 금속박층으로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 및 이들의 합금, 알루미늄(Al) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 금속박층을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속 호일이 바람직하게 사용된다. The metal foil layer of the pouch packaging material maintains an appropriate thickness, prevents water vapor and gas from penetrating from the outside to the inside, and serves to prevent leakage of the electrolyte solution. As the metal foil layer, any one selected from iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), alloys thereof, aluminum (Al), or equivalents thereof may be used. However, the present invention is not limited thereto. However, when the metal foil layer is made of a material containing iron, the mechanical strength is strong, and when the material is made of aluminum, flexibility is improved. Usually, aluminum metal foil is used preferably.
상기 파우치 외장재를 구성하는 내부수지층은 열접착층으로서, 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)과 같은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌-부 틸렌-에틸렌 삼원공중합체 등이 사용될 수 있다. 상기 열접착층은 상기 금속박층의 다른 면에 대략 30∼40㎛의 두께로 코팅 또는 라미네이팅되어 있다.As the inner resin layer constituting the pouch packaging material, a modified polypropylene such as casted polypropylene (CPP), a polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, or the like may be used as the heat-adhesive layer. The heat adhesive layer is coated or laminated on the other side of the metal foil layer to a thickness of approximately 30 to 40 μm.
또한, 상기 파우치 외장재를 구성하는 외부수지층은 기재 및 보호층으로 작용하는 것으로, 통상 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성된다. In addition, the outer resin layer constituting the pouch packaging material serves as a substrate and a protective layer, and is usually composed of nylon or polyethylene terephthalate.
상기 중간층은 통상 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 불소계 수지로 형성될 수 있으며, 그 두께는 10㎛ 이상, 바람직하게는 12 내지 25㎛이다. 상기 폴리에스테르계 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트 및 이들의 공중합체 등을 예로 들 수 있으며, 상기 폴리올레핀계 수지로는 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌과 아크릴산 유도체의 공중합체, 폴리부텐 등을 예로 들 수 있으며, 상기 불소계 수지로는 테트라플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 폴리불소화비닐, 에틸렌테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 등을 예로 들 수 있다.The intermediate layer may be generally formed of a polyester resin, a polyolefin resin, a fluorine resin, and has a thickness of 10 μm or more, preferably 12 to 25 μm. Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polycarbonate and copolymers thereof, and the like, and the polyolefin resin may be polypropylene and ethylene. Propylene copolymers, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, copolymers of ethylene and acrylic acid derivatives, polybutenes, and the like. Ethylene tetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, ethylenechlorotrifluoroethylene copolymer and the like can be given.
상기 고온에서 방습능력이 우수한 무기물로는 옥사이드계, 설페이트계, 클로라이드계, 및 하이드라이드계 무기물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이 바람직하다. The inorganic material having excellent moisture resistance at high temperature is preferably at least one selected from the group consisting of oxide, sulfate, chloride, and hydride inorganic materials.
방습능력이 우수한 무기물의 구체적인 예를 들면, 알루미늄 옥사이드, 마그네슘 퍼콜레이트(Magnesium Perchlorate), 바륨 옥사이드, 보릭 언하이드라이드(Boric Anhydride), 칼슘 클로라이드, 칼슘 옥사이드, 큐푸릭 설페이트(Cupric Sulfate), 리튬 알루미늄 하이드라이드, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 설페이트, 포스포로스 펜톡사이드(Phosphorous Pentoxide), 포타슘 카보네이트, 포타슘 하이드록사이드, 소듐, 소듐 하이드록사이드, 소듐 설페이트, 징크 클로라이드, 및 실리카겔로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이나, 방습 능력을 가진 무기물이라면 이에 한정되지 않고 다양하게 사용될 수 있다. Specific examples of inorganic materials having excellent moisture resistance include aluminum oxide, magnesium perchlorate, barium oxide, boric anhydride, calcium chloride, calcium oxide, cupric sulfate and lithium aluminum. At least one selected from the group consisting of hydride, magnesium oxide, magnesium sulfate, phosphorus pentoxide, potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium, sodium hydroxide, sodium sulfate, zinc chloride, and silica gel For example, the inorganic material having a moisture-proof ability can be used in various ways.
상기 무기물은 50~60℃, 특히 60℃ 정도의 온도에서 방습능력이 우수한 것이 특히 바람직하며, 이들의 평균 입경은 0.5 내지 5㎛인 것이 바람직하다.The inorganic material is particularly preferably excellent in moisture-proof ability at a temperature of 50 ~ 60 ℃, especially about 60 ℃, their average particle diameter is preferably 0.5 to 5㎛.
본 발명에 따른 수지-무기물 복합층의 형성은 상기 내부수지층, 외부수지층, 및 중간층을 형성하는 고분자를 용융시키거나, 또는 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조 한 후, 여기에 상기 무기물을 첨가하여 고르게 분산시켜 고분자 수지-무기물 복합체를 형성시킨 용액의 도포로 이루어진다.In the formation of the resin-inorganic composite layer according to the present invention, the polymer forming the inner resin layer, the outer resin layer, and the intermediate layer is melted or dissolved in a solvent to prepare a polymer solution, and then the inorganic material is added thereto. And evenly dispersed to form a polymer resin-inorganic composite.
상기 고분자 용액에 첨가되는 무기물은 고분자 용액의 부피 대비 40 내지 400부피%로 포함되는 것이 바람직하다. The inorganic material added to the polymer solution is preferably contained in 40 to 400% by volume relative to the volume of the polymer solution.
상기 수지-무기물 복합층은 내부수지층 및 외부수지층의 적어도 하나의 수지층에 형성될 경우에는 내부수지층과 외부수지층에 각각 형성되거나, 또는 양쪽 모두에 형성되어도 무방하다.When the resin-inorganic composite layer is formed on at least one resin layer of the inner resin layer and the outer resin layer, the resin-inorganic composite layer may be formed on the inner resin layer and the outer resin layer, or both.
또한, 상기 수지-무기물 복합층이 중간층에 형성될 경우 내부수지층과 금속박층 사이, 또는 금속박층과 외부수지층 사이에 포함되거나, 또는 상기 양쪽 모두에 포함될 수 있다. In addition, when the resin-inorganic composite layer is formed in the intermediate layer, it may be included between the inner resin layer and the metal foil layer, or between the metal foil layer and the outer resin layer, or both.
이때 형성되는 상기 수지-무기물 복합층은 상기와 같이 적어도 하나 또는 양 쪽에 얇은 두께로 코팅(coating) 또는 라미네이팅(laminating)시킬 수 있다. 상기 양쪽 모두에 수지-무기물 복합층이 형성될 경우 도포되는 고분자-무기물 복합체 분산액은 동일하지 않아도 되며, 다양한 고분자용액에 다양한 무기물이 분산된 용액이 도포될 수도 있다. 또한, 본 발명에서 포함되는 상기 수지-무기물 복합층은 단일층, 복합층 모두 가능하며, 필요에 따라 선택될 수 있다. In this case, the resin-inorganic composite layer formed may be coated or laminated with a thin thickness on at least one or both sides as described above. When the resin-inorganic composite layer is formed on both of them, the polymer-inorganic composite dispersion to be applied does not have to be the same, and a solution in which various inorganic substances are dispersed in various polymer solutions may be applied. In addition, the resin-inorganic composite layer included in the present invention may be a single layer or a composite layer, and may be selected as necessary.
이러한 수지-무기물 복합층의 두께는 5 내지 40㎛이며, 상기 수지-무기물 복합층의 두께가 상기 범위를 벗어날 경우 제 기능을 발휘하지 못하거나 유연성(flexibility) 저하로 전지케이스 제작시 성형성에 문제가 있을 수 있어 바람직하지 못하다. The resin-inorganic composite layer has a thickness of 5 to 40 μm, and when the thickness of the resin-inorganic composite layer is out of the above range, the resin-inorganic composite layer may not function properly or may have problems in formability when fabricating a battery case due to reduced flexibility. It may be undesirable.
한편, 본 발명의 파우치형 이차 전지는 제1전극, 제2전극 및 그 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체가 수납될 수 있는 공간부가 형성되어 있는 케이스 본체와, 상기 케이스 본체와 적어도 일변이 접하여 있는 케이스 커버를 구비하는 파우치형 전지 외장재를 포함하며, 상기 전지 외장재는 적어도 외부수지층/금속박층/내부수지층으로 적층되어 이루어지고, 상기 적어도 하나의 수지층은 수지-무기물 복합층이다. On the other hand, the pouch type secondary battery of the present invention comprises an electrode assembly including a first electrode, a second electrode and a separator interposed therebetween; And a case body including a case body in which a space portion for accommodating the electrode assembly is formed, and a case cover in contact with at least one side of the case body, wherein the battery exterior material includes at least an outer resin layer / metal foil. And at least one resin layer is a resin-inorganic composite layer.
또한, 본 발명의 파우치형 이차 전지는 제1전극, 제2전극 및 그 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체가 수납될 수 있는 공간부가 형성되어 있는 케이스 본체와, 상기 케이스 본체와 적어도 일변이 접하여 있는 케이스 커버를 구비하는 파우치형 전지 외장재를 포함하며, 상기 전지 외장재는 적어도 외부수지층/중간층/금속박층/중간층/내부수지층으로 적층되어 이루어지고, 상기 적어도 하나의 중간층은 수지-무기물 복합층이다. In addition, the pouch-type secondary battery of the present invention comprises an electrode assembly including a first electrode, a second electrode and a separator interposed therebetween; And a pouch-type battery packaging material including a case body in which a space portion for accommodating the electrode assembly is formed, and a case cover in contact with at least one side of the case body, wherein the battery packaging material includes at least an outer resin layer / middle layer. / Metal foil layer / intermediate layer / inner resin layer, and the at least one intermediate layer is a resin-inorganic composite layer.
상기 전극조립체는 제1전극과 제2전극과 그 사이에 분리막을 개재하여 권취된 젤리롤(jelly-roll) 형태로 구비되거나, 이들이 적층된 적층형 전극조립체로 구비될 수 있다.The electrode assembly may be provided in the form of a jelly-roll wound around a first electrode, a second electrode, and a separator therebetween, or may be provided as a stacked electrode assembly in which they are stacked.
상기 제1전극 및 제2전극은 서로 극성을 달리하며, 양극 또는 음극으로 사용될 수 있다. 상기 제1전극 및 제2전극은 집전체와 상기 집전체의 적어도 일면에 도포되는 전극 활물질, 즉 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함한다.The first electrode and the second electrode have different polarities from each other, and may be used as an anode or a cathode. The first electrode and the second electrode include a current collector and an electrode active material applied to at least one surface of the current collector, that is, a positive electrode active material or a negative electrode active material.
상기 제1전극 또는 제2전극이 양극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하다. In the case where the first electrode or the second electrode is used as an anode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or their alloys, aluminum or stainless steel The thing etc. can be used and aluminum or aluminum alloy is preferable among these.
상기 제1전극 또는 제2전극이 음극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 구리 또는 구리 합금이 바람직하다.When the first electrode or the second electrode is used as a negative electrode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium or their alloys, copper or stainless steel The thing etc. can be used and a copper or copper alloy is preferable among these.
상기 양극 활물질로는 통상적으로 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, 또는 LiNi1 -x-yCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질로는 결 정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. As the cathode active material, a lithium-containing transition metal oxide or a lithium chalcogenide compound may be used, and representative examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNi 1- xy Co x M Metal oxides such as y O 2 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, and M is a metal of Al, Sr, Mg, La, etc.) may be used. As the negative electrode active material, carbon materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, and the like may be used.
상기 분리막은 상기 제1전극 및 제2전극 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 것으로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다.The separator prevents a short circuit between the first electrode and the second electrode and provides a migration path for lithium ions, and includes a polyolefin-based polymer film such as polypropylene and polyethylene, or a multilayer film, a microporous film, a woven fabric and a nonwoven fabric thereof. The same well-known thing can be used.
상기 전극조립체의 제1전극 및 제2전극에는 각각 제1전극탭 및 제2전극탭이 레이저용접, 초음파용접, 저항용접과 같은 용접이나 도전성 접착제에 의하여 통전가능하도록 부착되어 있다. The first electrode tab and the second electrode tab are attached to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly so as to be energized by welding such as laser welding, ultrasonic welding, resistance welding, or conductive adhesive.
이들 전극탭은 전극조립체가 권취되는 방향과 수직한 방향으로 전극조립체로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 상기 밀봉부 중 상기 케이스 본체와 케이스 커버가 연결되어 있는 변과 반대편에 위치한 밀봉부를 통해 서 상기 전극조립체의 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된다. 상기 전극탭에는 절연성 소재로 만들어진 보호 테이프가 부착되어 전극 간의 단락을 방지한다.These electrode tabs are formed to protrude from the electrode assembly in a direction perpendicular to the direction in which the electrode assembly is wound. The first electrode tab and the second electrode tab of the electrode assembly are drawn out through the sealing part positioned opposite to the side of the sealing part to which the case body and the case cover are connected. A protective tape made of an insulating material is attached to the electrode tab to prevent a short circuit between the electrodes.
도 1은 내부수지층, 금속박층, 외부수지층으로 이루어진 통상의 전지의 파우치 외장재의 구조이고,1 is a structure of a pouch case of a conventional battery composed of an inner resin layer, a metal foil layer, and an outer resin layer,
도 2는 내부수지층/중간층/금속박층/중간층/외부수지층으로 이루어진 전지의 파우치 외장재의 구조이고, 2 is a structure of the pouch case of the battery consisting of the inner resin layer / middle layer / metal foil layer / middle layer / outer resin layer,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내부수지층에 무기물이 포함된 수지-무기물 복합층을 포함하는 전지의 파우치 외장재의 구조이고,3 is a structure of a pouch case of a battery including a resin-inorganic composite layer including an inorganic material in an inner resin layer according to an embodiment of the present invention,
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 외부수지층에 무기물이 포함된 수지-무기물 복합층을 포함하는 전지의 파우치 외장재의 구조이고,4 is a structure of a pouch packaging material of a battery including a resin-inorganic composite layer containing an inorganic material in an outer resin layer according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 내부수지층과 금속박층의 중간층이 수지-무기물 복합층을 포함하는 전지의 파우치 외장재의 구조이고,5 is a structure of a pouch case of a battery in which an intermediate layer of an inner resin layer and a metal foil layer includes a resin-inorganic composite layer according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외부수지층과 금속박층의 중간층이 수지-무기물 복합층을 포함하는 전지의 파우치 외장재의 구조이다.6 is a structure of a pouch case of a battery in which an intermediate layer of an outer resin layer and a metal foil layer includes a resin-inorganic composite layer according to an embodiment of the present invention.
<도면 부호의 간단한 설명>≪ Brief Description of Drawings &
10 : 내부수지층 20 : 금속박층10: inner resin layer 20: metal foil layer
30 : 외부수지층 40 : 중간층30: outer resin layer 40: middle layer
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