KR101123061B1 - Secondary Battery of Improved Safety - Google Patents

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KR101123061B1
KR101123061B1 KR1020060102638A KR20060102638A KR101123061B1 KR 101123061 B1 KR101123061 B1 KR 101123061B1 KR 1020060102638 A KR1020060102638 A KR 1020060102638A KR 20060102638 A KR20060102638 A KR 20060102638A KR 101123061 B1 KR101123061 B1 KR 101123061B1
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류지헌
현정은
이한호
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Abstract

본 발명에 따른 이차전지는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 케이스에 밀봉되어 있으며, 상기 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 수납부의 외주면을 열융착시켜 밀봉을 행하고, 상기 열융착에 의해 형성되는 실링부의 적어도 일부는, 시트의 열융착 고분자보다 낮은 융점의 고분자 수지가 상기 실링부의 폭 너비 대비 50% 이내의 범위에서 전해액과 접하지 않는 위치에 부가된 상태에서 열융착이 행해지는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다. In the secondary battery according to the present invention, an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed in a case of a laminate sheet, and the sealing is performed by heat-sealing the outer circumferential surface of the housing in a state where the electrode assembly is mounted in the housing of the case. And at least a part of the sealing portion formed by the thermal fusion is in a state in which a polymer resin having a melting point lower than that of the thermal fusion polymer of the sheet is added at a position not in contact with the electrolyte solution within a range of 50% of the width width of the sealing portion. Provided is a secondary battery characterized in that thermal fusion is performed.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전지의 밀봉성을 약화시키지 않으면서 동시에, 전지 내부의 고압 가스를 효율적으로 방출시켜 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하고 전지의 안전성을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, the secondary battery according to the present invention does not weaken the sealing property of the battery and at the same time, it effectively releases the high-pressure gas inside the battery to effectively block the risk of ignition or explosion on the battery and improve the safety of the battery. There is.

Description

향상된 안전성의 이차전지 {Secondary Battery of Improved Safety}Secondary Battery of Improved Safety

도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch type secondary battery;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다;2 is an exploded perspective view of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 3a는 종래의 이차전지의 열융착 과정을 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 열융착 과정을 도시한 단면도이다;3A is a cross-sectional view illustrating a heat fusion process of a conventional secondary battery, and FIG. 3B is a sectional view showing a heat fusion process of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 4 내지 10은 각각 본 발명의 각 실시예들에 따른 이차전지의 구조들을 나타낸 정면도들이다.4 to 10 are front views illustrating structures of secondary batteries according to embodiments of the present invention, respectively.

본 발명에 따른 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 수납부의 외주면을 열융착시켜 밀봉을 행하며, 상기 열융착에 의해 형성되는 실링부의 적어도 일부는, 시트의 열융착 고분자보다 낮은 융점의 고분자 수지가 상기 실링부의 폭 너비 대비 50% 이내의 범위에서 전해액과 접하지 않는 위치 에 부가된 상태에서 열융착이 행해지는 것으로 구성되는 이차전지에 관한 것이다. A secondary battery in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure according to the present invention is sealed in a case of a laminate sheet, wherein the outer circumferential surface of the housing is heat-sealed to seal the electrode assembly in an accommodating portion of the case. At least a portion of the sealing portion formed by the heat fusion is heat in a state in which a polymer resin having a melting point lower than that of the heat fusion polymer of the sheet is added at a position not in contact with the electrolyte solution within 50% of the width width of the sealing portion. It relates to a secondary battery composed of fusion welding.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage have been conducted and commercialized. It is widely used.

일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 적층하거나 권취한 상태로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장한 다음 전해액을 주입하거나 함침시키는 것으로 구성되어 있다. In general, a secondary battery is composed of an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode in a stacked or wound state, embedded in a battery case of a metal can or laminate sheet, and then injected or impregnated with an electrolyte solution. have.

이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. For example, secondary batteries may be subjected to high temperatures inside the cell, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuits, overcharge conditions exceeding the allowed currents and voltages, exposure to high temperatures, deformation due to drops or external shocks, and High pressure can cause the battery to explode.

안전성의 문제들 중 하나로, 전지가 고온에 노출되었을 때 발생되는 분리막의 수축 또는 파손으로 인한 내부단락은 매우 심각한 실정이고, 이에 대한 원인규명 및 대안에 대한 연구가 많이 행해졌다. As one of the safety problems, the internal short circuit due to shrinkage or breakage of the separator generated when the battery is exposed to high temperature is a very serious situation, and many studies have been made on the cause and alternatives.

일반적으로 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 다공성 고분자 필름이 사용되고 있으며, 이러한 분리막은 저렴하고 내화학성이 우수하여 전지의 작동에 바람직하다는 장점을 가지고 있지만, 고온의 환경에서 수축하기 쉽다.Generally, a porous polymer film such as polyethylene or polypropylene is used as the separator, and the separator has an advantage of being inexpensive and excellent in chemical resistance, and thus desirable for operation of a battery, but easily shrinkable in a high temperature environment.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 분리막과 전극 사이에 접착층을 도포하여 부착하는 방식이 많이 사용되고 있다. 이러한 접착층으로는 전극 활물질의 결착제로도 사용되는 PVdF 등이 주로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 접착층은 그것이 도포되지 않을 경우에 비하여 이온의 이동성이 저하되어 낮은 레이트 특성을 나타낸다는 단점을 가지고 있다. 또한, 접착층을 도포하는 작업 자체가 별도의 공정으로서 추가되어야 하므로, 작업 공정수의 증가에 따른 많은 문제점들을 유발하기도 한다.In order to solve this problem, a method of applying and attaching an adhesive layer between the separator and the electrode is generally used. As such an adhesive layer, PVdF etc. which are used also as a binder of an electrode active material are mainly used. However, such an adhesive layer has a disadvantage in that the mobility of ions is lowered than in the case where it is not applied, thereby showing low rate characteristics. In addition, since the work of applying the adhesive layer itself must be added as a separate process, it also causes many problems with the increase in the number of work processes.

한편, 파우치형 이차전지에서는 전지케이스의 밀봉력이 저하되어 전해액이 누출되는 문제점도 빈번하게 발생한다. 도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.On the other hand, in the pouch type secondary battery, the sealing force of the battery case is lowered, so that the problem of leakage of the electrolyte frequently occurs. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a general structure of a conventional representative pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 10 may include an electrode assembly 30, electrode tabs 40 and 50 extending from the electrode assembly 30, and electrodes welded to the electrode tabs 40 and 50. And a battery case 20 accommodating the leads 60 and 70 and the electrode assembly 30.

전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.The electrode assembly 30 is a power generator in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween, and has a stack type or a stack / fold type structure. The electrode tabs 40, 50 extend from each pole plate of the electrode assembly 30, and the electrode leads 60, 70 are welded, for example, with a plurality of electrode tabs 40, 50 extending from each pole plate. Each is electrically connected to each other, and part of the battery case 20 is exposed to the outside. In addition, an insulating film 80 is attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode leads 60 and 70 in order to increase the sealing degree with the battery case 20 and to secure an electrical insulating state.

전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. The battery case 20 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 30, and has a pouch shape as a whole.

이차전지(10)는 전지케이스(20)의 수납부에 전극조립체(30)를 장착한 상태에서 전지케이스(20) 외주면의 접촉부위를 상호 열융착시켜 제조는 바, 이러한 이차전지는 내부 단락, 과충전, 고온에의 노출 등의 비정상적인 작동 상태에 이르게 되면, 내부 전해액이 분해되면서 고압의 가스가 발생하게 된다. 발생된 고압 가스는 전지 케이스의 변형을 유발하고 전지의 수명을 단축시킬 수 있으며, 심각하게는 전지의 발화 내지 폭발을 초래할 수 있다. The secondary battery 10 is manufactured by heat-sealing the contact portions of the outer circumferential surface of the battery case 20 with the electrode assembly 30 mounted on the accommodating portion of the battery case 20. When an abnormal operating state such as overcharge or exposure to high temperature is reached, the internal electrolyte is decomposed to generate high pressure gas. The generated high pressure gas may cause deformation of the battery case and shorten the life of the battery, and may seriously cause ignition or explosion of the battery.

따라서, 이러한 고압 가스 발생시 전지의 발화 내지 폭발을 방지하고 효율적으로 가스를 방출하기 위한 다양한 시도들이 행해진 바 있다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2005-116235호는 전극조립체를 내장한 라미네이트 필름의 외주부를 열융착하여 밀봉하는 전지에 있어서, 열융착되는 라미네이트 필름 외주부의 일측에 열융착 조건을 달리하거나, 열융착되는 실링부의 폭을 상대적을 작게 하는 등 가스 방출기구를 구비하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 고압 가스를 방출하기 위하여 열융착되는 실링부의 특정 부분에 대한 밀봉력을 약화시킨 것에 불과하므로, 반복적인 충방전 과정에서 밀봉력이 약화된 특정 부분을 통한 전지셀 내부로의 수분 침투 및 전해액의 누액이 우려된다는 문제점이 있다. Therefore, various attempts have been made to prevent the ignition or explosion of the battery and to discharge the gas efficiently when such a high pressure gas is generated. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-116235 discloses a battery in which the outer circumferential portion of a laminate film containing an electrode assembly is thermally fused to be sealed. The technique which has a gas discharge | release mechanism, such as making the width | variety of the sealing part fusion | melting relatively small is disclosed. However, since the above technique merely weakens the sealing force on a specific portion of the sealing portion that is heat-sealed to discharge the high pressure gas, moisture into the battery cell through the specific portion of which the sealing force is weakened during repeated charging and discharging processes. There is a problem that permeation and leakage of electrolyte solution are concerned.

일본 특허등록 제3,638,765호는 판상형의 전극조립체를 외장 부재에 수납하 고 외장 부재의 외주부를 열융착 내지 접착제층을 통해 밀봉한 전지에 있어서, 외주부의 일측에 외장 부재에 비해 열안전성이 높은 재질의 고분자 수지 시트를 삽입한 상태에서 밀봉함으로써, 밀봉된 부분의 일측이 다른 부분에 비해 저하된 내압 성능을 갖도록 구성하는 기술을 개시하고 있다. 또한, 일본 특허출원공개 제2001-093489호는 전극조립체를 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장함과 동시에 양극판 및 음극판에 접속된 양극 및 음극 리드를 외장 케이스의 실링부로부터 외부로 인출한 전지에 있어서, 외장 케이스의 실링부의 일부에는 라미네이트 시트보다 융점이 낮은 열융착 수지 시트를 삽입한 상태에서 열융착을 행하는 기술을 개시하고 있다. Japanese Patent No. 3,638,765 discloses a battery in which a plate-shaped electrode assembly is accommodated in an exterior member and the outer peripheral portion of the exterior member is sealed by heat fusion or an adhesive layer. By sealing in the state which inserted the polymer resin sheet, the technique which comprises so that one side of the sealed part may have the breakdown-pressure performance compared with the other part is disclosed. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-093489 discloses a battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch type battery case of a laminate sheet, and at the same time, the positive and negative leads connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate are drawn out from the sealing portion of the outer case to the outside. In this case, a technique is disclosed in which a part of the sealing portion of the outer case is thermally fused in a state in which a heat fusion resin sheet having a lower melting point than that of a laminate sheet is inserted.

그러나, 상기 기술들은 모두 삽입되는 수지 절편이 실링부의 내측 단부에서 전지셀 내부의 전해액 등에 노출되므로 심각한 문제점을 가지고 있다. 그러한 문제점을 이하에서 설명하면 다음과 같다. However, all of the above techniques have serious problems since the resin fragments to be inserted are exposed to the electrolyte solution inside the battery cell at the inner end of the sealing portion. The problem is described below.

이차전지의 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. 이러한 전해액은 양 극판에 도포된 활물질과 전기 화학적 반응을 일으키기 위해 대부분 강한 극성을 띄고 있다는 특징이 있다. 전지셀 자체의 케이스 재질과 삽입되는 고분자 수지 시트 간의 재질의 차이는 극성이 강한 전해액과의 사이에서 반응성의 차이를 유발하게 되고, 이는 실링부의 밀봉성 약화로 직결되게 된다.As the electrolyte of the secondary battery, a non-aqueous liquid electrolyte, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used. These electrolytes are characterized by having a strong polarity in most cases to cause an electrochemical reaction with the active material applied to the positive electrode plate. The difference in the material between the case material of the battery cell itself and the polymer resin sheet to be inserted causes a difference in reactivity between the electrolyte with a strong polarity, which is directly connected to a weakening of the sealing part.

또한, 열융착되는 실링부 내에 다른 소재의 고분자 수지가 삽입되어 있는 경우에는, 비록 열융착 과정을 거친다 하더라도, 서로 다른 고분자 수지 간의 접합부 분에는 미세한 크랙이 발생하게 되고, 충방전 과정을 반복적으로 거치는 과정에서 이러한 미세한 크랙 등으로 인해 전지의 수명이 단축될 수 있고, 발생된 크랙을 통해 전해액이 외부로 누액될 수 있다는 문제점이 발생한다. In addition, when the polymer resin of another material is inserted in the sealing portion to be heat-sealed, even if the heat-sealing process, a minute crack occurs in the junction between the different polymer resin, and the charge and discharge process repeatedly Due to such fine cracks in the process, the life of the battery may be shortened, and the problem may occur that the electrolyte may leak to the outside through the generated cracks.

특히, 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 중대형 전지팩에 사용되는 이차전지는 장기간의 수명이 필요하고 다수의 전지셀들이 밀집되는 특성상 안전성 확보가 매우 중요하다. In particular, a secondary battery used in a medium-large battery pack as a power source of an electric vehicle, a hybrid vehicle, etc. needs a long lifespan, and it is very important to secure safety due to the fact that many battery cells are concentrated.

따라서, 수분의 침투 및 전해액의 누액 현상을 방지하면서도 예기치 못한 상황 전개로 인해 발생할 수 있는 고압 가스를 효율적으로 방출함으로써, 전지셀의 발화 내지 폭발이 발생하는 것을 미연에 방지하여, 전지의 수명 및 안정성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, by effectively releasing high pressure gas that may occur due to unexpected development while preventing the penetration of water and leakage of electrolyte, it is possible to prevent the ignition or explosion of the battery cell in advance, thereby prolonging the life and stability of the battery. There is a high necessity for a technology that can secure the safety.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 발명의 목적은 전지의 수분 침투 및 전해액의 누액 현상을 방지하면서 동시에, 전지셀 내부의 고압 가스를 효율적으로 방출함으로써 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 향상된 안전성을 확보할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to prevent the water infiltration of the battery and leakage of the electrolyte, and at the same time to efficiently discharge the high-pressure gas inside the battery cell to prevent the risk of ignition or explosion on the battery in advance to ensure improved safety It is to provide a secondary battery.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 수납부의 외주면을 열융착시켜 밀봉을 행하며, 상기 열융착에 의해 형성되는 실링부의 적어도 일부는, 시트의 열융착 고분자보다 낮은 융점의 고분자 수지가 상기 실링부의 폭 너비 대비 50% 이내의 범위에서 전해액과 접하지 않는 위치에 부가된 상태에서 열융착이 행해지는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the secondary battery according to the present invention is a secondary battery in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed in a case of a laminate sheet, and the outer circumferential surface of the accommodating portion is opened while the electrode assembly is mounted in the accommodating portion of the case. Sealing is performed, and at least a part of the sealing portion formed by the thermal fusion is formed at a position where the polymer resin having a melting point lower than that of the heat-sealing polymer of the sheet is not in contact with the electrolyte solution within 50% of the width width of the sealing portion. It consists of heat-sealing performed in the added state.

따라서, 본 발명은 상기 고분자 수지를 실링부의 폭 너비 대비 50% 이내의 범위로 부가함으로써, 전지셀 내부에 가스가 발생하여 고압을 형성하게 되면, 고분자 수지를 부가한 부분이 다른 부위에 비해 먼저 개방되면서 내부 가스를 효율적으로 배출시키게 된다. 즉, 고분자 수지의 부가로 인한 전지셀의 밀봉성 저하를 최소화시키면서 전지셀 내부 가스의 효율적인 방출을 유도하여 전지의 발화 내지 폭발을 미연에 방지할 수 있다. Therefore, the present invention by adding the polymer resin in the range within 50% of the width width of the sealing portion, when the gas is generated inside the battery cell to form a high pressure, the portion to which the polymer resin is added first open compared to other parts As a result, the internal gas is efficiently discharged. In other words, it is possible to prevent the ignition or explosion of the battery by inducing efficient release of the gas inside the battery cell while minimizing the deterioration of the sealing of the battery cell due to the addition of the polymer resin.

상기 라미네이트 시트는 열융착되는 내측 수지층, 차단성 금속층 및 우수한 내구성의 외측 수지층을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 상기 라미네이트 시트가 상호 접하는 실링부에서, 내측 수지층들은 열융착에 의해 상호 결합되어 있고, 상기 내측 수지층들의 결합부를 감싸는 구조로 금속층들이 용접에 의해 상호 결합되어 있으며, 상기 금속층들의 결합부를 감싸는 구조로 외측 수지층들이 열융착 또는 별도의 수지에 의해 상호 결합되어 있는 것으로 구성되어 있다.The laminate sheet has a structure including an inner resin layer that is heat-sealed, a barrier metal layer and an outer resin layer having excellent durability, and in the sealing portion where the laminate sheets are in contact with each other, the inner resin layers are mutually bonded by heat fusion. The metal layers are bonded to each other by welding in a structure surrounding the coupling parts of the inner resin layers, and the outer resin layers are mutually bonded by heat fusion or a separate resin in a structure surrounding the coupling parts of the metal layers. .

상기 내측 수지층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않 는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)이 사용될 수 있다.The polymer resin of the inner resin layer is preferably a polyolefin-based resin having heat sealability (heat adhesion), low hygroscopicity to suppress invasion of the electrolyte solution, and not expanded or eroded by the electrolyte solution. Can be used, more preferably unstretched polypropylene (cPP) can be used.

상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. The barrier metal layer is preferably aluminum may be used to exhibit a function of improving the strength of the battery case in addition to the function of preventing the inflow or leakage of foreign substances such as gas, moisture.

상기 외측 수지층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 연신 나일론 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 바람직하게 사용될 수 있다.Since the outer resin layer should have excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of at least predetermined. In such aspect, a stretched nylon film or polyethylene terephthalate (PET) may be preferably used as the polymer resin of the outer resin layer.

이차전지 실링부의 접착은 내부 가스의 발생으로 부피 변화시에는 쉽게 열릴수 있는 구조가 되어야 하지만, 부피 팽창이 되지 않는 경우에는 강하게 결합되어 있어야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 라미네이트 시트의 접착부에 무연신 폴리프로필렌(cPP)이 아닌 저융점의 이종 고분자 수지를 첨가함으로써 정상적인 영역에서는 충분한 접착력을 보장하지만 부피 팽창 시에는 빠르게 열릴 수 있도록 하였다. Adhesion of the secondary battery sealing part should be a structure that can be easily opened when the volume changes due to the generation of internal gas, but if the volume expansion does not have to be strongly bonded. Therefore, the secondary battery according to the present invention was added to the low-melting point dissimilar polymer resin other than the non-stretched polypropylene (cPP) to the adhesive portion of the laminate sheet to ensure a sufficient adhesive force in the normal region, but can be opened quickly upon volume expansion.

본 발명에 따른 이차전지는 내부 수지층의 실링부에 저융점의 고분자 수지가 부가된 상태에서 열융착 하게 된다. 이차전지가 과충전 내지 고온에 노출되면, 전지셀의 내부 온도는 상승하고 전해액은 분해되면서 가스가 발생하게 된다. 전지의 온도가 일정 수준 이상으로 상승하게 되면 융점이 낮은 고분자 수지는 먼저 용융되면서 내부 가스의 분출구를 형성하게 된다. 따라서, 상기 저융점 고분자 수지는 내부 수지층에 대해 일정 수준 이상의 융점 차이를 가진 소재로 구성되며, 상기 융점 차이는 10 내지 50℃ 사이가 바람직하다. 왜냐하면, 상기 융점 차이가 10℃ 미만인 경우에는 내압 성능의 차이가 크지 않아 전지의 발화 등을 방지하는 효과가 미미하고, 50℃를 초과하는 경우에는 고분자 수지의 융점이 지나치게 낮아 전지의 밀봉성이 감소되면서 전해액의 누액 내지 수분 침투를 방지하는 효과가 떨어지기 때문이다.The secondary battery according to the present invention is thermally fused in a state where a low melting polymer resin is added to a sealing portion of an internal resin layer. When the secondary battery is exposed to overcharge or high temperature, the internal temperature of the battery cell increases and the electrolyte is decomposed to generate gas. When the temperature of the battery rises above a certain level, the polymer resin having a low melting point is melted first to form an outlet of the internal gas. Therefore, the low melting point polymer resin is composed of a material having a melting point difference of more than a predetermined level with respect to the internal resin layer, the melting point difference is preferably between 10 to 50 ℃. If the melting point difference is less than 10 ℃, the difference in the breakdown voltage performance is not large, and the effect of preventing the ignition of the battery is insignificant, and if the melting point is higher than 50 ℃, the melting point of the polymer resin is too low to decrease the sealing of the battery This is because the effect of preventing the leakage of the electrolyte to the penetration of water is inferior.

바람직한 하나의 예로서, 상기 라미네이트 시트의 내부 수지층으로 사용되는 무연신 폴리프로필렌(cPP)는 약 160℃의 융점을 가지는 것으로 알려져 있으므로, 이에 대해 정밀한 온도 선택성을 부여하기 위해서 부가되는 고분자 수지로는 약 135℃의 융점을 가지는 폴리에틸렌(PE)이 사용될 수 있다. As a preferred example, since the non-stretched polypropylene (cPP) used as the inner resin layer of the laminate sheet has a melting point of about 160 ° C., the polymer resin added to impart precise temperature selectivity thereto is Polyethylene (PE) with a melting point of about 135 ° C. may be used.

상기 저융점 고분자 수지는 특별한 형상의 제한 없이 부가될 수 있으나, 제조상의 용이성 내지 고분자 수지의 부가 공정의 효율을 위해 필름 형태로 개재되어 부가될 수 있으며, 특히 바람직하게는 박막의 형태로 코팅되어 부가되는 구조일 수 있다.The low-melting polymer resin may be added without limitation of a particular shape, but may be added in the form of a film for the ease of manufacturing to the efficiency of the addition process of the polymer resin, particularly preferably coated in the form of a thin film is added It may be a structure.

본 발명에 따른 이차전지에서, 상기 저융점 고분자 수지는 전해액과 접하지 않는 위치에 부가되는 바, 예를 들어, 저융점 고분자 수지가 실링부에 부가되어 열융착된 상태에서 실링부에 의해 완전히 감싸여 있는 구조일 수 있으며, 경우에 따라서는, 저융점 고분자 수지가 실링부에 부가되어 열융착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지의 외부에 접해 있거나 또는 실링부의 중앙 부위에 위치하여 완전히 밀봉되는 구조일 수 있다. In the secondary battery according to the present invention, the low melting point polymer resin is added to a position not in contact with the electrolyte, for example, the low melting point polymer resin is added to the sealing part and completely wrapped by the sealing part in a heat-sealed state. In some cases, the low melting polymer resin is added to the sealing portion and at least a portion of the low melting polymer resin is in contact with the outside of the battery or in the center portion of the sealing portion to be completely sealed. Can be.

만약 상기 저융점 고분자 수지가 전해액과 접한 상태, 즉, 전지의 내부에 접한 상태로 부가되는 경우에는, 이종 고분자간의 전해액과의 함침(swelling) 정도의 차이로 인하여 계면이 불안정해지면서 전해액이 외부로 누액될 수 있을 뿐만 아니라 고분자간의 접합부에 미세한 크랙이 발생하여 실링부의 밀봉성을 약화시킬 수 있다. 이러한 밀봉성의 약화로 인해, 전지 내부로의 수분침투가 용이해지게 되며, 나아가 전지의 수명을 단축시키는 결과를 초래할 수 있다. If the low-melting polymer resin is added in contact with the electrolyte, that is, in contact with the inside of the battery, the electrolyte becomes unstable as the interface becomes unstable due to the difference in the degree of swelling with the electrolyte between the different polymers. In addition to leakage, fine cracks may be generated at the joints between the polymers, thereby weakening the sealability of the sealing part. This weakening of sealability makes it easier to penetrate moisture into the battery, and may result in shortening the life of the battery.

바람직하게는, 상기 저융점 고분자 수지는 실링부의 중앙 부위에 부가되어 열융착된 상태에서 전지의 실링부에 의해 완전히 밀봉되는 구조일 수 있다. 저융점의 고분자 수지가 실링부의 폭 대비 50% 이내의 범위에서 상기 실링부의 중앙 부위에 개재될 경우에는 전지의 정상적인 작동 범위에서는 전지의 밀봉성이 약화되지 않고, 비정상적인 작동 범위에서 고압 가스가 발생하게 되면 상대적으로 낮은 내압 성능을 갖고 있는 상기 고분자 수지가 개재된 부분이 먼저 개방되므로, 전지가 발화하거나 폭발하는 위험성을 미연에 제거할 수 있다. Preferably, the low melting point polymer resin may be added to the center portion of the sealing portion to be completely sealed by the sealing portion of the battery in the heat-sealed state. When the low melting point polymer resin is interposed in the center portion of the sealing portion within 50% of the width of the sealing portion, the sealability of the battery is not weakened in the normal operating range of the battery, and high pressure gas is generated in an abnormal operating range. If the polymer resin having a relatively low breakdown performance is interposed first, the risk of the battery igniting or exploding can be removed beforehand.

상기 저융점 고분자 수지의 부가 면적은 실링부의 면적 전체를 기준으로 1 내지 20%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 저융점 고분자 수지의 부가 면적이 20%를 초과하는 경우에는 전지의 밀봉성이 현저히 약화되면서 전지 내부로의 수분 침투 및 전해액 누액의 가능성이 높아져 바람직하지 못하다. 반대로, 1% 미만인 경우에는 일정 수준 이상의 고압 상태가 되어도 실링부가 개방되지 않게 되어 전지의 발화 내지 폭발 방지라는 발명의 목적을 달성하기 어렵기 때문에 바람직하지 못하다.The addition area of the low melting polymer resin is preferably in the range of 1 to 20% based on the entire area of the sealing portion. When the addition area of the low-melting polymer resin exceeds 20%, the sealing property of the battery is significantly weakened, which is not preferable because of the possibility of water penetration into the battery and leakage of the electrolyte solution. On the contrary, if the pressure is less than 1%, the sealing part is not opened even when the pressure is higher than a predetermined level, which is not preferable because it is difficult to achieve the object of the invention of preventing the explosion or explosion of the battery.

파우치형 전지의 라미네이트 시트는, 일반적으로 외측 수지층의 두께가 5 내지 40 ㎛이고, 금속층의 두께가 20 내지 150 ㎛이며, 내측 수지층의 두께가 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것으로 구성된다. 본 발명에 따른 저융점 고분자 수지는, 그 중에서 내부 수지층 사이에 부가되며, 1 내지 50 ㎛의 두께로 부가되는 것이 바람직하다. 이는 부가되는 두께가 너무 얇은 경우에는 고분자 수지의 부가로 인한 내압 성능의 저하 효과가 미미하고, 반대로 너무 두꺼우면 라미네이트 시트 상에 두께 차이로 인한 단차가 형성되고 이러한 단차는 시트의 물리적 강도를 약화시키고 가공성을 저하시켜 바람직하지 않다. The laminate sheet of the pouch type battery is generally composed of a thickness of the outer resin layer of 5 to 40 µm, a thickness of the metal layer of 20 to 150 µm, and a thickness of the inner resin layer of 10 to 100 µm. The low melting point polymer resin which concerns on this invention is added between internal resin layers, and it is preferable to add in thickness of 1-50 micrometers. If the added thickness is too thin, the effect of lowering the breakdown voltage performance due to the addition of the polymer resin is insignificant. On the contrary, if the thickness is too thick, a step due to the thickness difference is formed on the laminate sheet, and this step weakens the physical strength of the sheet. It is unpreferable to reduce workability.

상기 전지케이스는 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지 케이스일 수 있다. 그러한 바람직한 예로는, 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부 또는 일측 단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스를 들 수 있으며, 구체적으로, 전극조립체가 내장되어 있는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.The battery case may be a secondary battery case having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery case is stacked for the configuration of the battery module. Such a preferable example may be a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer having a structure in which an electrode assembly is embedded and electrode terminals protrude from upper and lower ends or one end thereof, and specifically, an electrode assembly is embedded. It may be a pouched case of aluminum laminate sheet.

본 발명은 다양한 형태와 종류의 전지에 활용 가능한 바, 상기 전지는 전극조립체에 리튬 함유 전해액을 함침시켜 제조되는 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.The present invention is applicable to a battery of various forms and types, the battery may be preferably applied to a lithium secondary battery prepared by impregnating a lithium-containing electrolyte in the electrode assembly.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로서 포함하고 있는 중대형 전지모듈에 관한 것이다.The present invention also relates to a medium-large battery module including the secondary battery as a unit cell.

본 발명에 따른 이차전지는 높은 안전성과 우수한 밀봉성으로 인해 고출력 대용량의 전지 또는 전지팩용 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있다. The secondary battery according to the present invention can be preferably used as a unit cell for a high output large capacity battery or a battery pack due to high safety and excellent sealing properties.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 2 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 파우치형 이차전지(200)는, 파우치형 전지케이스(300) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(210)가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, in the pouch type secondary battery 200, an electrode assembly 210 including a cathode, an anode, and a solid electrolyte coating separator disposed therebetween is formed inside the pouch type battery case 300. Two electrode leads 222 and 232 electrically connected to the negative electrode tabs 220 and 230 are sealed to be exposed to the outside.

전지케이스(300)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(311)를 포함하는 케이스 본체(310)와 그러한 본체(310)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(320)로 이루어져 있다.The battery case 300 includes a case body 310 including a concave accommodating portion 311 on which the electrode assembly 210 may be seated, and a cover 320 integrally connected to the body 310. have.

스택형 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극리드(222, 232)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(310)의 잉여부(312)와 커버(320)가 열융착기에 의해 열융착 될 때, 그러한 열융착기와 전극리드(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고, 전극리드(222, 232)와 전지케이스(100)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다. In the stacked electrode assembly 210, a plurality of positive electrode tabs 220 and a plurality of negative electrode tabs 230 are fused to each other and coupled to the electrode leads 222 and 232. In addition, when the excess portion 312 and the cover 320 of the case body 310 are heat-sealed by the heat welder, the short between the heat welder and the electrode leads 222 and 232 is prevented from occurring, and the electrode lead is prevented. In order to secure the sealing property between the 222 and 232 and the battery case 100, the insulating film 240 is attached to upper and lower surfaces of the electrode leads 222 and 232.

케이스 본체(310)와 커버(320)는 앞서 설명한 바와 같은 외측 수지층, 차단성 금속층 및 내측 수지층으로 구성되어 있고, 내측 수지층은 고분자 수지의 절편(100)을 부가한 상태에서, 케이스 본체(310)의 외면과 커버(320)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다. The case body 310 and the cover 320 are composed of an outer resin layer, a barrier metal layer, and an inner resin layer as described above, and the inner resin layer is a case body in which a segment 100 of a polymer resin is added. The outer surface of the 310 and the outer surface of the cover 320 may be tightly fixed by heat and pressure from a heat welding machine (not shown).

전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(311)에 안착한 상태에서 케이스 본체(310)의 잉여부(312)와 커버(320) 사이에 2 ㎛ 두께의 폴리에틸렌(PE) 수지(100)를 잉여부(312)의 폭 대비 30%의 너비로 자른 폴리에틸렌(PE) 절편(100)을 부가하고, 잉여부(312)와 커버(320) 사이의 접촉부위를 열융착 시키면 실링부가 형성된다.A 2 μm-thick polyethylene (PE) resin 100 was deposited between the surplus portion 312 and the cover 320 of the case body 310 while the electrode assembly 210 impregnated with the electrolyte was seated on the accommodating portion 311. When the polyethylene (PE) fragment 100 cut to a width of 30% of the width of the surplus portion 312 is added, the sealing portion is formed by heat-sealing the contact portion between the surplus portion 312 and the cover 320.

이러한 파우치 전지(200)는 상기 실링부에서 수분의 침투 및 전해액의 누액을 방지하고, 내부 가스의 압력이 일정 수준을 초과하게 되면, PE 절편(100)이 부가된 부분이 먼저 개방되면서 전지의 비정상적인 작동 상태에서 발화되는 것을 미연에 방지하고, 전지의 수명 및 안전성을 크게 향상시키게 된다. The pouch battery 200 prevents penetration of moisture and leakage of electrolyte in the sealing portion, and when the pressure of the internal gas exceeds a predetermined level, the portion to which the PE fragment 100 is added is opened first, thereby causing abnormality of the battery. It is possible to prevent the ignition in the operating state in advance, and greatly improve the life and safety of the battery.

도 3a 및 3b에는 종래의 이차전지와 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 단면도가 각각 모식적으로 도시되어 있다. 3A and 3B are cross-sectional views of a conventional secondary battery and a secondary battery according to one embodiment of the present invention, respectively.

종래의 이차전지는 도 3a와 같이, 전지케이스의 본체(310)의 잉여부(312)와 뚜껑(320) 사이를 열융착하여 밀봉하는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명에 따른 이차전지는, 도 3b에서 보는 바와 같이, 케이스 본체(310)의 잉여부(312)와 뚜껑(320) 사이에 저융점의 고분자 수지, 즉 폴리에틸렌(PE) 절편을 부가한 상태에 서, 열융착을 행하도록 구성되어 있어서, PE 절편(100)이 부가된 부분과 그렇지 않은 부분의 내압 성능이 달라져, 전지 내부에서 고압 가스가 발생하게 되면, 전지(200) 전체의 파열을 방지하고 효율적인 가스 분출을 유도하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.In the conventional secondary battery, as shown in FIG. 3A, a heat seal between the excess portion 312 and the lid 320 of the main body 310 of the battery case is generally performed. However, in the secondary battery according to the present invention, as shown in FIG. 3B, a low melting polymer resin, that is, a polyethylene (PE) fragment is added between the surplus portion 312 and the lid 320 of the case body 310. In the state, heat-sealing is performed, so that the pressure resistance performance of the portion where the PE fragment 100 is added and the portion where the PE fragment 100 is not added differs, and when a high-pressure gas is generated inside the battery, rupture of the entire battery 200 occurs. It is possible to improve the safety of the battery by preventing and inducing efficient gas ejection.

도 4와 5에는 각기 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 정면도가 나타나 있다.4 and 5 respectively show a front view of a secondary battery according to one embodiment of the present invention.

도 4의 경우에는, 저융점 고분자 수지로서 폴리에틸렌(PE) 절편(100a)이, 열융착 되는 케이스 본체(310) 잉여부(312)의 폭 너비를 기준으로, 중앙 부위에 부가되어 있는 구조로 되어 있다. 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 5에는, 폴리에틸렌(PE) 절편(300b)의 일측이 전지(200)의 외측에 접하는 상태로 잉여부(311) 상에 부가되어 있다.In the case of FIG. 4, the polyethylene (PE) fragment 100a as the low melting polymer resin is added to the center portion based on the width of the excess portion 312 of the case body 310 to be heat-sealed. have. As another embodiment of the present invention, in FIG. 5, one side of the polyethylene (PE) fragment 300b is added on the surplus portion 311 in a state of being in contact with the outside of the battery 200.

도 6과 7에는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지로서, 도 3b 및 도 4와는 달리 PE 절편(100c, 100d)이 전지(200)의 양 전극 리드들(222, 232) 사이에 부가되어 있는 구조일 수 있다.6 and 7, respectively, as a secondary battery according to one embodiment of the present invention, unlike FIGS. 3B and 4, PE fragments 100c and 100d are disposed between the positive electrode leads 222 and 232 of the battery 200. It may be an added structure.

도 8 내지 10은 각기 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 이차전지를 도시한 것이다. 즉, 둘 이상의 PE 절편들(100e 등)이 전지(200)의 열융착 되는 잉여부(312)의 일측면 방향 또는 타측면 방향에 함께, 또는 대향면 방향에 각각 하나씩 형성되어 있는 구조일 수 있다.8 to 10 illustrate secondary batteries according to still another embodiment of the present invention. That is, two or more PE fragments 100e may be formed in one side direction or the other side direction of the surplus portion 312 that is thermally fused together of the battery 200, or one in the opposite side direction. .

이상에서 도시한 경우 외에도, 하나 또는 둘 이상의 고분자 수지의 절편을 열융착되는 잉여부의 폭 대비 50% 이하의 너비로 부가되는 경우로서, 당해 기술 분 야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 창작 가능한 부분 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. In addition to the above case, one or more segments of the polymer resin are added in a width of 50% or less of the width of the excess portion to be thermally fused, and a part easily created by a person having ordinary skill in the art. It should also be construed as being included in the scope of the present invention.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

양극은 일반적으로 알려진 조성으로 리튬 코발트 산화물, PVdF 및 도전재의 슬러리를 알루미늄 집전체 위에 코팅하여 제조하였고, 음극은 일반적으로 알려진 조성으로 흑연, PVdF 및 도전재의 슬러리를 구리 집전체 위에 코팅하여 제조하였다.The positive electrode was prepared by coating a slurry of lithium cobalt oxide, PVdF and a conductive material on an aluminum current collector in a generally known composition, and the negative electrode was prepared by coating a slurry of graphite, PVdF and conductive material on a copper current collector in a generally known composition.

상기 양극과 음극 사이에 이들보다 다소 큰 크기로 재단된 분리막을 개재시켜 전극조립체를 조립하고, 도 1에서와 같은 폭 대비 긴 길이의 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스 내부에 전극조립체를 장착하였다.An electrode assembly was assembled between the positive electrode and the negative electrode through a separator cut to a size slightly larger than these, and the electrode assembly was mounted inside the pouch-type battery case of the laminate sheet having a long width to width as shown in FIG. 1.

상기 라미네이트 시트는 무연신 폴리프로필렌(cPP) 재질의 내측 수지층, 차단성 알루미늄 금속층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재질의 외측 수지층을 포함하는 구조로 이루어져 있다.The laminate sheet has a structure including an inner resin layer of an unstretched polypropylene (cPP) material, a barrier aluminum metal layer, and an outer resin layer of a polyethylene terephthalate (PET) material.

상기 열융착되는 내부 수지층 사이에 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편을 도 2에서와 같이 내부 수지층의 열융착 되는 부분의 폭 대비 30%의 너비로 부가하였다.A fragment of polyethylene (PE) resin was added between the heat-sealed inner resin layers in a width of 30% of the width of the heat-sealed portion of the inner resin layer as shown in FIG. 2.

상기 라미네이트 시트가 상호 접하는 실링부에서, 내측 수지층들을 열융착에 의해 상호 결합시켜 도 4에서와 같은 구조의 이차전지를 완성하였다.In the sealing portion where the laminate sheets are in contact with each other, the inner resin layers were bonded to each other by thermal fusion to complete a secondary battery having a structure as shown in FIG. 4.

[실시예 2][Example 2]

부가되는 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편을 도 5에서와 같이 열융착되는 내부 수지층의 외측에 밀착시켰다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지를 완성하였다.A secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that the fragment of the polyethylene (PE) resin to be added was brought into close contact with the outer side of the inner resin layer to be thermally fused as shown in FIG. 5.

[실시예 3]Example 3

부가되는 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편을 도 6에서와 같이 전극조립체의 돌출된 전극 리드 사이에 부가하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지를 완성하였다.A secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that segments of the polyethylene (PE) resin to be added were added between the protruding electrode leads of the electrode assembly as shown in FIG. 6.

[실시예 4]Example 4

상기 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편 2 개를 도 8에서와 같이 열융착되는 내부 수지층의 일측에 부가하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지를 완성하였다.A secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that two fragments of the polyethylene (PE) resin were added to one side of the inner resin layer that is thermally fused as shown in FIG. 8.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 열융착되는 내부 수지층 사이에 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편을 부가하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지를 완성하 였다. A secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that no segment of polyethylene (PE) resin was added between the heat-sealed inner resin layers.

[비교예 2]Comparative Example 2

부가되는 폴리에틸렌(PE) 수지의 절편을 열융착되는 내부 수지층의 내측에 밀착시켜, 내장되어 있는 전극조립체와 접촉이 가능한 위치에 부가하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지를 완성하였다.In the same manner as in Example 1, except that the fragments of the polyethylene (PE) resin to be added were brought into close contact with the inner side of the inner resin layer to be thermally fused to be in contact with the embedded electrode assembly. The secondary battery was completed.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에서 각각 제조된 30 개의 전지들에 대해 1 C, 10 V 의 과충전 테스트를 실시하여 전지의 발화 여부를 확인하였다.30 batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, were subjected to an overcharge test of 1 C and 10 V to confirm whether the batteries were ignited.

<표 1>TABLE 1

Figure 112006076059568-pat00001
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상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 각 실시예들에 따른 전지는 비교예 1에 비하여 과충전 조건에서 발화되는 경우가 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the battery according to the embodiments of the present invention is significantly reduced in the case of ignition under overcharge conditions compared to Comparative Example 1.

이는 전지가 과충전 조건에서 전해액이 분해되면서 온도의 상승과 함께 내부 가스가 발생하게 되는데, 실시예 1 내지 4에 의한 전지는 온도가 일정 수준 이상, 즉 부가되는 고분자 수지로 폴리에틸렌(PE)을 사용할 경우에는 135℃ 이상, 이 되면 부가된 고분자 수지가 용융되면서 해당 실링 부위가 개방되고, 이를 통해 내부의 고압 가스를 분출되면서 전지의 발화를 미연에 방지하기 때문이다. This is because the battery decomposes the electrolyte under overcharging conditions and the internal gas is generated with an increase in temperature. This is because the sealing portion is opened while the added polymer resin is melted at 135 ° C. or higher, thereby igniting the battery while ejecting a high-pressure gas therein.

실시예 1에 비해 실시예 4의 경우는 2 개의 고분자 수지 절편을 부가함으로써, 전지의 화재를 방지하는 기능이 더욱 향상됨을 알 수 있다. 다만, 하기의 실험예 2에 의한 수분침투 방지 효과를 검토하여 그 효율성을 평가하여야 할 것이다. In the case of Example 4 compared to Example 1, it can be seen that by adding two polymer resin fragments, the function of preventing the fire of the battery is further improved. However, the effectiveness of the moisture permeation prevention by the following Experimental Example 2 should be reviewed.

[실험예 2]Experimental Example 2

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 2에서 각각 제조된 전지에 대해 상대습도는 90%, 그리고 60℃의 온도에서 일주일간 저장한 후, 잔류 용량을 측정하였다.Relative humidity of the batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, respectively, was stored at 90% for one week at a temperature of 60 ° C., and then the remaining capacity was measured.

<표 2>TABLE 2

Figure 112006076059568-pat00002
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상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 각 실시예들에 따른 전지는 비교예 2에 비하여 수분 침투 현상이 억제되어 잔류용량이 높은 것을 알수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the battery according to the embodiments of the present invention has a higher residual capacity since the moisture permeation phenomenon is suppressed as compared with Comparative Example 2.

실시예 4의 경우에는 2 개의 고분자 수지 절편을 부가함으로써, 상기 실험예 1에서는 전지의 발화를 억제하는 효과가 가장 높았음을 확인할 수 있으나, 실험예 2에서는 실시예 1 내지 3에 비하여 수분침투가 증가하여 잔류용량이 상대적으로 감소한 것을 확인할 수 있다. In Example 4, by adding two polymer resin fragments, it was confirmed that the effect of suppressing the ignition of the battery was the highest in Experimental Example 1, but in Experimental Example 2 compared with Examples 1 to 3 It can be seen that the residual capacity is relatively decreased due to the increase.

따라서, 전지의 발화 위험성과 요구되는 전지의 수명을 고려하여, 적절한 경우를 선택하여 적용하여야 할 것이다. Therefore, in consideration of the risk of ignition of the battery and the required battery life, an appropriate case should be selected and applied.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 수분 침투 현상을 방지하기 위한 전지의 밀봉성을 약화시키지 않으면서 동시에, 전지 내부의 고압 가스를 효율적으로 방출하여 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 전지의 고온 안전성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention does not weaken the sealability of the battery for preventing water penetration, and at the same time efficiently discharges the high-pressure gas inside the battery, thereby reducing the risk of fire or explosion for the battery. Blocking in advance is effective to significantly improve the high temperature safety of the battery.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (14)

양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 수납부의 외주면을 열융착시켜 밀봉을 행하며, 상기 열융착에 의해 형성되는 실링부의 적어도 일부는, 시트의 열융착 고분자보다 낮은 융점의 고분자 수지가 상기 실링부의 폭 너비 대비 50% 이내의 범위에서 전해액과 접하지 않는 위치에 부가된 상태에서 열융착이 행해지고,A secondary battery in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed in a case of a laminate sheet, wherein the outer circumferential surface of the housing is heat-sealed to seal the battery in a state in which the electrode assembly is mounted in the housing of the case. At least a portion of the sealing portion formed by the heat-sealing is performed in a state in which a polymer resin having a melting point lower than that of the heat-sealing polymer of the sheet is added at a position not in contact with the electrolyte solution within a range of 50% of the width width of the sealing portion, 상기 라미네이트 시트는 열융착되는 내부 수지층, 차단성 금속층, 및 우수한 내구성의 외부 수지층을 포함하며, The laminate sheet includes an inner resin layer that is heat-sealed, a barrier metal layer, and an outer resin layer having excellent durability, 상기 저융점 고분자 수지는 상기 내부 수지층 상에 박막의 형태로 코팅되어 부가되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The low melting polymer resin is a secondary battery characterized in that the coating is added in the form of a thin film on the inner resin layer. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 내부 수지층은 cPP를 포함하고 있으며,차단성 금속층은 알루미늄을 포함하고 있으며, 상기 외부 수지층은 연신 나일론 또는 PET를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the inner resin layer comprises cPP, the barrier metal layer comprises aluminum, and the outer resin layer comprises stretched nylon or PET. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지는 내부 수지층에 대해 10 내지 50℃의 융점 차이를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the low melting polymer resin has a melting point difference of 10 to 50 ° C. with respect to an internal resin layer. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지는 PE 인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the low melting polymer resin is PE. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지는 실링부에 부가되어 열융착된 상태에서 실링부에 의해 완전히 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the low melting polymer resin is completely encapsulated by the sealing part in a state of being heat-sealed in addition to the sealing part. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지는 실링부에 부가되어 열융착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지의 외부에 접해 있거나 또는 실링부의 중앙 부위에 위치하여 완전히 밀봉되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the low-melting polymer resin is added to a sealing part and at least a part of the low melting polymer resin is in contact with the outside of the battery or is located at the center of the sealing part to be completely sealed. . 제 9 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지는 실링부의 중앙 부위에 부가되어 열융착된 상태에서 전지의 실링부에 의해 완전히 밀봉되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 9, wherein the low-melting polymer resin is completely sealed by the sealing part of the battery in a state of being heat-sealed by being added to a central portion of the sealing part. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지의 부가 면적은 실링부의 면적 전체를 기준으로 1 내지 20%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein an additional area of the low melting polymer resin is in a range of 1 to 20% based on the entire area of the sealing part. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 고분자 수지의 부가 두께는 1 내지 50 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein an additional thickness of the low melting polymer resin is 1 to 50 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스는 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the case is a pouch type case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the battery is a lithium secondary battery.
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