KR101498471B1 - Secondary Battery Empolyed with Battery Case Having Groove - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 일측 단부에는 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있으며, 상기 전지케이스의 외면에는 외부 충격의 인가시 전극조립체가 전극단자 방향으로 이동할 때 및/또는 전지 내부에 고압이 발생할 때에 파열되는 선상(線狀)의 그루브가 양극단자 및 음극단자에 대해 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.The present invention provides a battery case in which an electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between an anode and a cathode is embedded in a battery case of a laminate sheet, a cathode terminal and an anode terminal protruding from one end of the battery case, A linear groove ruptured when the electrode assembly moves toward the electrode terminal and / or when a high voltage is generated in the battery when the external impact is applied to the outer surface of the battery case is formed parallel to the cathode terminal and the cathode terminal And a secondary battery.

Description

그루브가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 이차전지 {Secondary Battery Empolyed with Battery Case Having Groove}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery including a battery case having a groove formed therein,

본 발명은 그루브가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 일측 단부에는 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있으며, 상기 전지케이스의 외면에는 외부 충격의 인가시 전극조립체가 전극단자 방향으로 이동할 때 및/또는 전지 내부에 고압이 발생할 때에 파열되는 선상(線狀)의 그루브가 양극단자 및 음극단자에 대해 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery including a battery case having a groove formed therein, and more particularly, to a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrode assembly having a separator interposed between the positive and negative electrodes, The positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude from one end of the battery case, and when an external impact is applied to the outer surface of the battery case, when the electrode assembly moves toward the electrode terminal and / And a linear groove to be ruptured is formed parallel to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in the demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, much research has been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage, .

일반적으로 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.BACKGROUND ART [0002] Generally, a secondary battery is a pouch-type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet, .

전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.The electrode assembly is embedded in a battery case. The electrode assembly includes a positive electrode / separator / negative electrode laminate structure. The positive electrode / separator / negative electrode has a jelly-roll type structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material. A plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes of a predetermined size are stacked in a stacked state in a state in which a separator is interposed therebetween.

이러한 이차전지는 사용 상태 및 조건에 따라 다양한 환경에 노출될 수 있으며, 사용자의 안전을 위해 특히 폭발의 위험성을 예방하는 것이 요구된다. 일반적으로, 내부 쇼트, 허용된 전류, 전압을 초과한 충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격 등과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압은 전지의 폭발을 초래할 수 있다.Such a secondary battery may be exposed to various environments depending on usage conditions and conditions, and it is required to prevent the risk of explosion especially for the safety of the user. Generally, the high temperature and high pressure inside the battery, which can be caused by an abnormal operating condition of the battery such as an internal short, an allowable current, a charging state exceeding a voltage, exposure to a high temperature, .

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 방안으로서 본 발명에서는 상기 전극조립체의 상단 경계면에 대응하는 전지케이스 부위를 소정의 형태로 변형한 구조를 제시하고 있다.Therefore, in order to fundamentally solve such a problem, the present invention proposes a structure in which a battery case portion corresponding to an upper boundary surface of the electrode assembly is deformed into a predetermined shape.

이와 관련하여, 전지케이스의 일 면에 홈 부를 형성하는 일부 기술이 알려져 있다. 일 예로, 일본 등록특허 제3730981호는 방열성의 향상을 목적으로 전극조립체를 감싸는 전지케이스의 일 면 이상에 다수의 볼록한 부분을 설치하고 볼록한 부분의 내부를 각각 충진제로 충진하는 구조를 개시하고 있다. 상기 기술은 복수의 볼록한 부분에 의해 전지케이스의 필름 표면적을 증가시켜 방열성을 향상시키고, 그러한 볼록한 부위에 충전제를 충진하여 형상을 안정적으로 유지할 수는 있으나, 외력이 전극조립체에서 전극탭 방향으로 작용할 때 전극조립체의 상향 이동으로 인한 전지 내부 단락을 방지하지는 못하는 것으로 확인되었다.In this connection, some techniques for forming a groove on one side of the battery case are known. For example, Japanese Patent Registration No. 3730981 discloses a structure in which a plurality of convex portions are provided on at least one surface of a battery case surrounding an electrode assembly for the purpose of improving heat dissipation, and the interior of the convex portions is filled with a filler. The above technique can improve the heat radiating property by increasing the film surface area of the battery case by a plurality of convex portions and filling the filler into the convex portion to stably maintain the shape. However, when the external force acts in the electrode tab direction It has been confirmed that it does not prevent internal short circuit due to upward movement of the electrode assembly.

또한, 일본 특허출원공개 제2001-057179호는 전지케이스의 팽창을 억제하여 전지케이스의 변형을 방지할 목적에서, 전지케이스의 적어도 일 면에 홈부 바닥 또는 볼록한 부분이 ‘X자’ 형상 등의 선상 패턴을 형성하는 이차전지의 구조를 개시하고 있다. 즉, 상기 기술은 그것의 명세서에도 명시되어 있는 바와 같이, 상호 교차하는 선상 패턴이 구조적으로 대들보 효과를 발휘하여 전지케이스의 전체적인 강도를 증가시킴으로써, 전지케이스의 팽창에 따른 변형을 방지하는 구성을 제시하고 있다. 그러나, 상기 기술은 선상 패턴이 X자 형상과 같이 교차 구조를 이룰 때에만 소정의 효과를 얻을 수 있고, 전지케이스로서 실질적으로 금속 캔에만 적용이 가능하며, 시트형의 전지케이스에서는 실효성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 구조적으로 대들보 효과를 발휘하기 위해서는 선상 패턴이 상당한 정도로 깊게 형성되어야 하지만, 이러한 공정은 특히 선상 패턴의 교차 부위에서 전지케이스의 기계적 강도를 크게 훼손시킬 가능성이 높다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-057179 discloses a battery case in which the bottom of the groove or the convex portion is formed on at least one surface of the battery case for suppressing expansion of the battery case to prevent deformation of the battery case, Discloses a structure of a secondary battery which forms a pattern. That is, as described in the specification, the above-described technique shows a structure in which mutually intersecting linear patterns exert a structural girder effect to increase the overall strength of the battery case, thereby preventing deformation due to expansion of the battery case . However, the above-described technique has a problem in that a predetermined effect can be obtained only when the line pattern has an intersecting structure such as an X-shape, and the battery case can be practically applied only to a metal can, Lt; / RTI > In addition, although the linear pattern must be formed to a considerable depth in order to exhibit a structural girder effect, such a process is highly likely to significantly impair the mechanical strength of the battery case, especially at the intersection of the linear pattern.

따라서, 실제 제조 공정상에 어려움이 없고, 전극조립체의 이동에 의한 단락 등을 예방하고, 전지셀의 내부 가스를 효과적으로 방출함으로써, 전지셀의 발화 내지 폭발을 미연에 방지하여, 전지의 수명 및 안전성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is no difficulty in the actual manufacturing process, the short circuit due to the movement of the electrode assembly is prevented, and the internal gas of the battery cell is effectively discharged to prevent ignition or explosion of the battery cell beforehand, There is a high need for a technique capable of ensuring the quality of the product.

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.

구체적으로, 본 발명의 목적은 외부 충격이 인가되었을 때 전지케이스의 외면에 양극단자 및 음극단자에 평행하게 형성되어 있는 선상(線狀)의 그루브가 파열되는 구조를 형성함으로써, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격으로 전극 리드 또는 전극 탭과 전극조립체가 접촉되어 발생하는 내부 단락을 방지하고, 고압가스의 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단함으로써, 열적 전기적으로 안전성이 향상된 이차전지를 제공한다.More specifically, it is an object of the present invention to provide a battery case in which a linear groove formed in parallel to a cathode terminal and an anode terminal is formed on an outer surface of a battery case when an external impact is applied, And the electrode assembly and the electrode assembly are brought into contact with each other by the physical impact of the electrode tab or the electrode tab, and the risk of ignition or explosion of the battery is prevented through discharge of the high- Thereby providing a battery.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 일측 단부에는 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있으며, 상기 전지케이스의 외면에는 외부 충격의 인가시 전극조립체가 전극단자 방향으로 이동할 때 및/또는 전지 내부에 고압이 발생할 때에 파열되는 선상(線狀)의 그루브가 양극단자 및 음극단자에 대해 평행하게 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rechargeable battery including an electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between an anode and a cathode, the electrode assembly being embedded in a battery case of the laminate sheet, A cathode terminal and a cathode terminal are protruded on the outer surface of the battery case, and the outer surface of the battery case is provided with a linear groove, which ruptures when the electrode assembly moves toward the electrode terminal and / Is formed parallel to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

전지의 낙하, 외부 충격의 인가 등에 의한 내부단락은 전지의 폭발 또는 발화의 주된 원인으로 작용할 수 있는 바, 이는 낙하 또는 충격 인가시 전극조립체가 이동하면서 양극과 음극이 접촉되고, 그러한 접촉 저항부에서의 통전 전류에 의한 높은 저항열 때문이다. 상기 저항열로 인하여 전지 내부온도가 임계치 이상으로 상승하게 되면, 양극 활물질의 산화물 구조가 붕괴되어 열폭주 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 전지의 발화 또는 폭발이 발생할 수 있다.An internal short circuit caused by dropping of the battery, external impact or the like can act as a main cause of the explosion or ignition of the battery because the anode and the cathode come into contact with each other when the electrode assembly moves when the drop or impact is applied, Because of the high resistance heat caused by the energizing current of the battery. If the internal temperature of the battery rises above a critical value due to the resistance heat, the oxide structure of the cathode active material is collapsed to cause thermal runaway, thereby causing ignition or explosion of the battery.

반면에, 본 발명에 따른 이차전지는 외부 충격의 인가시 전극조립체가 전극단자 방향으로 이동할 때, 전지케이스의 외면의 선상의 그루브가 파열되는 구조를 형성함으로써, 전극리드 또는 전극 탭과 전극조립체의 의한 내부 단락을 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 전지 내부의 전해액이 분해되면서 발생하는 가스를 파열된 선상의 그루브를 통해 전지케이스 외부로 방출시킴으로써 전지케이스 내부의 고압에 따른 폭발을 방지하여 안정성을 향상시킨 구조로 이루어져 있다.On the other hand, in the secondary battery according to the present invention, when the electrode assembly moves toward the electrode terminal when an external shock is applied, the line-shaped groove on the outer surface of the battery case is ruptured, And the gas generated by decomposition of the electrolytic solution in the battery is discharged to the outside of the battery case through the broken line-shaped groove, thereby preventing the explosion due to the high pressure in the battery case, thereby improving the stability Structure.

상기 전지케이스는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스로서, 전극조립체가 내장된 상태에서 외주면을 열융착한 구조로 이루어질 수 있다.The battery case may be a pouch-shaped case of a laminate sheet, and may have a structure in which an outer circumferential surface is thermally fused in a state in which the electrode assembly is embedded.

상기 라미네이트 시트는 전지케이스의 외면으로부터 내면 방향으로 외부 피복층, 배리어층 및 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The laminate sheet may have a structure in which an outer covering layer, a barrier layer, and an inner sealant layer are sequentially laminated from the outer surface of the battery case to the inner surface thereof.

상기 외부 피복층은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하기 위해 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구된다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레 프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 나프 탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 소재는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등이 바람직하게 사용될 수 있다.The outer coating layer is required to have excellent resistance from the external environment in order to protect the battery from the outside, and therefore, it is required to have excellent tensile strength and weatherability relative to the thickness. For example, a polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene naphthalate (PEN), a polyolefin resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) Polystyrene resins such as polystyrene, polyvinyl chloride resins, polyvinylidene chloride resins, and the like. These materials can be used singly or in combination of two or more kinds, and polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) and the like can be preferably used.

상기 배리어층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 합금으로는 예를 들어, 합금번호 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 그 중에서도 8079, 1N30, 8021 및 3004이 배리어층의 금속박으로서 특히 바람직하게 사용될 수 있다.The barrier layer may be made of aluminum or an aluminum alloy so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case in addition to the function of preventing the inflow or outflow of foreign matter such as gas or moisture. Examples of the aluminum alloy include Alloy No. 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, 8079, 1N30, 8021 and 3004 can be particularly preferably used as the metal foil of the barrier layer.

상기 내부 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(cPP)이 사용될 수 있다.The inner sealant layer may be a polyolefin resin having a low heat absorbing property (thermal adhesiveness), low hygroscopicity to prevent penetration of an electrolyte solution, and not being swollen or eroded by an electrolytic solution. (CPP) may be used.

하나의 예에서, 상기 외부 피복층은 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)를 포함하고 있고, 상기 배리어층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고 있으며, 상기 내부 실란트층은 무연신 폴리프로필렌을 포함하는 구조일 수 있다.In one example, the outer coating layer comprises nylon or polyethylene terephthalate, the barrier layer comprises aluminum or an aluminum alloy, and the inner sealant layer comprises a non-oriented polypropylene. .

본 발명에 따른 라미네이트 시트에서, 상기 외부 피복층의 두께는 5 내지 40 ㎛이고, 상기 배리어층의 두께는 20 내지 150 ㎛이며, 상기 수지 실란트층 각각의 두께는 3 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 수지 실란트층의 총 두께는 10 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 두께들이 너무 얇은 경우에는 전지케이스 외부 및 내부 사이의 차단성이 떨어지고, 강도가 낮아지므로 바람직하지 않고, 반대로 상기 두께들이 너무 두꺼우면 가공성이 떨어질 뿐 만 아니라 전지케이스의 두께 및 무게가 증가하는 단점이 있다. In the laminated sheet according to the present invention, the thickness of the outer coating layer is 5 to 40 占 퐉, the thickness of the barrier layer is 20 to 150 占 퐉, the thickness of each of the resin sealant layers is preferably 3 to 30 占 퐉, The total thickness of the sealant layer is preferably from 10 to 50 mu m. If the thicknesses are too thin, the barrier property between the outside and the inside of the battery case is lowered and the strength is lowered, which is undesirable. Conversely, if the thicknesses are too thick, not only the workability is deteriorated but also the thickness and weight of the battery case increase .

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 라미네이트 시트는 약 7.0 kgf 이상의 침상 관통력을 갖는 고강도 라미네이트 시트일 수 있다. 이러한 고강도 라미네이트 시트의 바람직한 예로는, 상기 배리어층은 알루미늄 합금으로 이루어져 있고, 상기 외부 피복층이 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 이루어져 있거나 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)의 외부 피복층의 외면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)층이 구비되어 있는 시트를 들 수 있다.In one preferred example, the laminate sheet according to the present invention may be a high strength laminate sheet having an acicular penetration of at least about 7.0 kgf. A preferred example of such a high strength laminate sheet is one in which the barrier layer is made of an aluminum alloy and the outer coating layer is made of polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) is applied to the outer surface of polyethylene / naphthalate ) Layer is provided.

상기 그루브는 발화, 폭발을 유발할 정도의 외부 충격의 인가 시에 파열되는 소정의 크기 및 두께로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the groove is formed to have a predetermined size and thickness that ruptures upon application of an external impact to cause ignition or explosion.

구체적으로, 상기 그루브는 전지케이스의 양측 너비를 기준으로 20 내지 80%의 크기로 형성될 수 있다. 그루브가 상기 범위보다 작은 경우 외부 충격의 인가 시에도 그루브가 파열되지 않을 수 있다. 반대로 상기 범위보다 큰 경우, 발화 및 폭발이 예상되지 않는 작은 충격의 인가시에도 그루브의 파열이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. Specifically, the groove may be formed in a size of 20 to 80% based on the width of both sides of the battery case. If the groove is smaller than the above range, the grooves may not be broken even when an external impact is applied. On the contrary, when the ratio is larger than the above range, groove breakage may occur even when a small impact is not applied, which does not cause ignition and explosion.

또한, 상기 그루브는 전지케이스의 두께를 기준으로 20 내지 70%의 깊이로 형성될 수 있다. 그루브의 깊이가 전지케이스 두께 기준으로 20% 미만이면 발화, 폭발이 예상되는 외부 충격의 인가시에도 그루브가 파열되지 않을 수 있고, 깊이가 70% 이상이면 작은 충격의 인가시에도 그루브가 쉽게 파열될 뿐만 아니라, 그루브의 형성을 위한 전지케이스의 가공시 전지케이스의 파열이 초래될 수 있으므로 바람직하지 않다. 예를 들어, 상기 그루브의 폭은 0.1 내지 0.2 mm의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.Further, the groove may be formed at a depth of 20 to 70% based on the thickness of the battery case. If the depth of the groove is less than 20% based on the thickness of the battery case, the groove may not be ruptured even when an external impact is expected to ignite or explode. If the depth is 70% or more, In addition, the battery case may be broken during processing of the battery case for forming the groove, which is not preferable. For example, the width of the groove is preferably 0.1 to 0.2 mm.

본 발명의 상기 라미네이트 시트는 외부 피복층, 배리어층 및 내부 실란트층을 포함하고 있고, 그루브에 대응하는 위치에서 상기 층들 중의 적어도 하나 이상이 그루브 이외의 위치보다 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 즉, 외부 피복층, 배리어층, 및 내부 실란트층 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 두께를 얇게 할 수 있다.The laminate sheet of the present invention includes an outer coating layer, a barrier layer, and an inner sealant layer, and at least one of the layers at a position corresponding to the groove may be formed to have a relatively thin thickness than a position other than the groove. That is, one or both of the outer coating layer, the barrier layer, and the inner sealant layer can be selected to reduce the thickness.

바람직하게는, 상기 라미네이트 시트에서 상기 그루브에 대응하는 배리어층의 두께가 그루브 이외의 위치에 해당하는 베리어층의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 상기 그루브에 대응하는 배리어층의 두께는, 예를 들어, 그루브 이외의 위치에 해당하는 베리어층 두께의 20 내지 90%의 크기일수 있다. 상기 범위 보다 얇은 경우에는 물질에 대한 차단 기능과 강도 향상을 기대하기 어렵고, 반대로 상기 범위 보다 두꺼우면 파열이 용이하지 않아 전지의 안전성의 향상을 기대하기 어렵다.Preferably, in the laminate sheet, the thickness of the barrier layer corresponding to the groove is smaller than the thickness of the barrier layer corresponding to a position other than the groove. The thickness of the barrier layer corresponding to the groove may be, for example, 20 to 90% of the thickness of the barrier layer corresponding to the position other than the groove. If it is thinner than the above range, it is difficult to expect a blocking function and strength improvement for the material. On the contrary, if it is thicker than the above range, rupture is not easy and improvement of the safety of the battery is difficult to expect.

상기 그루브는, 예를 들어, 양극단자 및 음극단자에 대해 평행한 직선 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 그루브는, 앞서 설명한 바와 같은 종래기술에서 전지케이스의 외면에 복수의 볼록한 홈부를 형성하거나, 볼록한 부분을 선상패턴으로 변형하는 형태보다 훨씬 용이하게 형성할 수 있다.The groove may have a straight line structure parallel to the positive and negative terminals, for example. Such a groove can be formed much more easily than in the conventional art as described above, in which a plurality of convex grooves are formed on the outer surface of the battery case, or a convex portion is deformed into a linear pattern.

또 다른 예에서, 상기 그루브는 양극단자 및 음극단자에 대해 평행한 원호 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 그루브는 수직 단면상에서 셀 케이스의 내측면 방향으로 반원 구조의 완만한 만입형 구조일 수 있다. 이러한 만입형 반원 구조는 그루브의 형성을 위한 전지케이스의 가공시 전지케이스의 파열 현상을 억제할 수 있으며, 구조적으로도 형태 유지성이 뛰어나다.In another example, the groove may have an arc structure parallel to the cathode terminal and the cathode terminal. Specifically, the groove may be a gentle indentation structure of a semicircular structure in the inner side direction of the cell casing on a vertical section. Such an indented semicircular structure can suppress the rupture of the battery case during processing of the battery case for forming the groove, and is excellent in shape retention even in terms of structure.

상기 전극조립체는 다수의 전극탭들을 상호 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 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.The electrode assembly is not particularly limited as long as it has a structure in which a plurality of electrode tabs are interconnected to form an anode and a cathode. Preferably, the electrode assembly has a stacked structure and a stacked / folded structure. Details of the stacked / folded structure of the electrode assembly are disclosed in Korean Patent Application Laid-Open Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060, the contents of which are incorporated herein by reference. As a reference.

본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention can be preferably a lithium secondary battery, and is particularly applicable to a so-called lithium ion polymer battery in which a lithium-containing electrolyte is impregnated with an electrode assembly in the form of a gel.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. 본 발명에 따른 이차전지는, 특히, 장시간의 수명과 우수한 내구성이 요구되는 고출력 대용량의 전지, 또는 이러한 전지를 단위전지로서 다수 개 포함하는 디바이스에 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 디바이스는, 예를 들어, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 동력원으로 사용될 수 있다.The present invention also provides a device including the secondary battery as a unit cell. The secondary battery according to the present invention can be preferably used for a high output large capacity battery which requires a long service life and excellent durability, or a device including such a battery as a plurality of unit cells. The device can be used as a power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, electric motorcycles, electric bicycles, for example.

이러한 디바이스의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 따른 이차전지는 외부 충격이 인가되었을 때 전지케이스의 외면에 양극단자 및 음극단자에 평행하게 형성되어 있는 선상(線狀)의 그루브가 파열되는 구조를 형성함으로써, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격에 의한 전극 리드 또는 전극 탭과 전극조립체의 접촉에 의한 내부 단락을 방지하고, 고압가스의 배출을 통해 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단함으로써, 안전성을 향상시키는 효과가 있다. As described above, the secondary battery according to the present invention has a structure in which linear grooves formed in parallel to the positive and negative terminals are ruptured on the outer surface of the battery case when an external impact is applied To prevent an internal short circuit due to the contact of the electrode lead or the electrode tab and the electrode assembly due to dropping of the battery or external physical impact and prevent the risk of ignition or explosion of the battery through discharge of the high pressure gas, .

도 1은 하나의 예시적인 파우치형 이차전지의 분해 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 평면 투시도이다;
도 3은 도 2의 측면을 나타내는 단면 모식도이다;
도 4는 도 3의 그루브가 파열된 구조의 단면 모식도이다;
도 5 및 도 6은 도 2의 전지케이스에서 그루브가 형성된 부위를 나타내는 확대도들이다.
1 is an exploded schematic view of one exemplary pouch type secondary battery;
2 is a plan perspective view of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;
3 is a schematic cross-sectional view showing the side surface of Fig. 2;
4 is a schematic cross-sectional view of the structure in which the grooves of Fig. 3 are ruptured;
FIGS. 5 and 6 are enlarged views showing a region where grooves are formed in the battery case of FIG. 2. FIG.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 파우치형 이차전지의 분해 모식도가 도시되어 있다.1 is an exploded schematic view of a pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은, 파우치형 전지케이스(110) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(120)가 그것의 양극 및 음극 탭들(160, 130)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(142, 140)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, a pouch-shaped battery cell 100 includes a pouch-shaped battery case 110, an electrode assembly 120 including an anode, a cathode, 160, and 130 are exposed to the outside. The electrode terminals 142 and 140 are electrically connected to the electrodes 160 and 130, respectively.

전지케이스(110)는 전극조립체(120)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(116)를 포함하는 케이스 본체(114)와 그러한 본체(114)에 일체로서 연결되어 있는 커버(112)로 이루어져 있다.The battery case 110 includes a case body 114 including a concave shaped housing portion 116 on which the electrode assembly 120 can be placed and a cover 112 integrally connected to the body 114 have.

스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(120)는 다수의 양극 탭들(160)과 다수의 음극 탭들(130)이 각각 융착되어 전극단자(142, 140)에 함께 결합되어 있다.The electrode assembly 120 having a stacked or stacked / folded structure has a plurality of anode tabs 160 and a plurality of anode tabs 130 welded together and coupled together to the electrode terminals 142 and 140.

또한, 케이스 본체(114)의 잉여부(118)와 커버(112)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(142, 140) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(142, 140)와 전지케이스(110)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(142, 140)의 상하면에 절연필름(180)이 부착된다. It is also possible to prevent short-circuiting between the heat fusing device and the electrode terminals 142 and 140 when the filler 118 of the case body 114 and the cover 112 are thermally fused by the heat fusing device, The insulating film 180 is attached to the upper and lower surfaces of the electrode terminals 142 and 140 in order to ensure the sealing property between the battery case 140 and the battery case 110.

케이스 본체(114)와 커버(112)는 외부 피복층(150), 배리어층(152) 및 내부 실란트층(154)으로 구성되어 있고, 내부 실란트층(154)은 케이스 본체(114)의 외면과 커버(112)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다.The case body 114 and the cover 112 are composed of an outer coating layer 150, a barrier layer 152 and an inner sealant layer 154. The inner sealant layer 154 covers the outer surface of the case body 114, (Not shown) which is applied to the outer surface of the heat sink 112 by heat and pressure.

전해액이 함침된 전극조립체(120)를 수납부(114)에 안착한 상태에서 케이스 본체(114)의 잉여부(118)와 커버(112)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.A sealing portion is formed by thermally fusing the abutment portion 118 of the case body 114 and the contact portion of the cover 112 in a state where the electrode assembly 120 impregnated with the electrolyte is seated in the accommodating portion 114.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 평면 투시도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a plan perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전극조립체(220)가 케이스 본체(210)에 내장되어 있고, 케이스 본체(210)의 일측 단부에는 양극단자(222) 및 음극단자(232)가 돌출되어 있으며, 케이스 본체(210)의 외면에는 외부 충격의 인가시 전극조립체(220)가 양극단자(222) 및 음극단자(232)의 방향으로 이동할 때 또는 전지 내부에 고압이 발생할 때에 파열되는 선상(線狀)의 그루브(230)가 형성되어 있다.2, the electrode assembly 220 is housed in the case body 210. The positive electrode terminal 222 and the negative electrode terminal 232 protrude from one end of the case body 210, 210 are formed on the outer surface of the electrode assembly 220 when the electrode assembly 220 moves in the direction of the anode terminal 222 and the anode terminal 232 or when a high pressure is generated in the battery, 230 are formed.

도 3에는 도 2의 일측 단면을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에서 그루브가 파열된 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.Fig. 3 is a schematic view showing one side section of Fig. 2, and Fig. 4 is a schematic view showing a structure in which grooves are ruptured in Fig.

도 3 및 도 4를 도 1과 함께 참조하면, 케이스 본체(210) 외면에 형성된 그루브(230)는 양극단자(222) 및 음극단자(232)에 대해 평행한 직선 구조로 만입되어 형성되어 있고, 케이스 본체(210)의 두께 대비 낮은 두께로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 together with FIG. 1, the groove 230 formed on the outer surface of the case body 210 is formed in a straight line parallel to the cathode terminal 222 and the cathode terminal 232, And has a thickness smaller than that of the case body 210.

따라서, 전지에 외부충격이 인가되어 케이스 본체(210) 내에서 전극조립체(220)가 전극 단자(222, 232)의 방향으로 이동하였을 때, 케이스 본체(210)의 측면이 압박되면서 상대적으로 강도가 낮은 그루브(230)가 도 4에 도시된 바와 같이 파열되는 구조로 이루어져 있다.When the electrode assembly 220 moves in the direction of the electrode terminals 222 and 232 in the case body 210 due to an external impact applied to the battery, the side surface of the case body 210 is pressed, And the low groove 230 is ruptured as shown in FIG.

또한, 단락 및 발화에 따른 고온 상황에서 전해액이 분해되어 가스가 발생하더라도 외부 충격의 인가 시에 미리 파열된 그루브(230) 부위로 가스를 외부로 방출할 수 있으므로 폭발을 방지하는 구조로 이루어져 있다.Also, even if a gas is generated due to the decomposition of the electrolytic solution in a high-temperature state due to short-circuit and ignition, the gas can be discharged to the outside of the grooves 230 previously ruptured upon application of an external impact.

도 5 및 도 6에는 도 2의 전지케이스에서 그루브가 형성된 부위를 나타내는 확대도들이 도시되어 있다;Figs. 5 and 6 are enlarged views showing a region where grooves are formed in the battery case of Fig. 2; Fig.

도 5 및 도 6을 도 2와 함께 참조하면, 라미네이트 시트는 케이스 본체(210)의 외면으로부터 내면 방향으로 외부 피복층(250A, 250B), 배리어층(260A. 260B) 및 내부 실란트층(270A, 270B)이 순차적으로 적층되어 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 together with FIG. 2, the laminate sheet includes outer cover layers 250A and 250B, barrier layers 260A and 260B, and inner sealant layers 270A and 270B in an inner surface direction from the outer surface of the case body 210 ) Are stacked in this order.

도 5에서, 배리어층(260A)은 그루브(230A)가 위치에 부위의 두께가 그루브(230A)가 위치하지 않는 부위의 두께보다 얇은 구조로 이루어져 있고, 도 6에서 외부 피복층(250B) 및 배리어층(260B)은 그루브(230A)가 위치에 부위의 두께가 그루브(230A)가 위치하지 않는 부위의 두께보다 각각 얇은 구조로 이루어져 있. 5, the barrier layer 260A has a structure in which the groove 230A is positioned and the thickness of the portion is smaller than the thickness of the portion where the groove 230A is not located. In FIG. 6, the outer coating layer 250B and the barrier layer The groove 260A is formed such that the thickness of the groove 230A is smaller than the thickness of the portion where the groove 230A is not located.

따라서, 이러한 구조의 그루브(230, 230A, 230B)는 전지에 외력이 인가되어 전극조립체(220)가 이동할 때 또는 내부에 고압이 발생할 때 파열되고, 파열된 그루브(230, 230A, 230B) 부위를 통해 내부의 가스가 배출되어, 전지의 폭발의 대한 위험성을 미연에 차단함으로써 안전성을 확보하는 구조로 이루어져 있다.
Therefore, the grooves 230, 230A, and 230B having such a structure are ruptured when an external force is applied to the battery and the electrode assembly 220 is moved or a high pressure is generated therein, and the ruptured grooves 230, 230A, So that the safety of the battery is secured by preventing the risk of explosion of the battery.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

Claims (16)

양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 외면으로부터 내면방향으로 외부 피복층, 배리어층 및 내부 실란트 층이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어진 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장된 상태에서 외주면을 열융착한 구조로 이루어져 있고,
상기 전지케이스의 일측 단부에는 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있으며, 상기 전지케이스의 외면에는 외부 충격의 인가시 전극조립체가 전극단자 방향으로 이동할 때 또는 전지 내부에 고압이 발생할 때에 파열되는 선상(線狀)의 그루브가 양극단자 및 음극단자에 대해 평행하게 형성되어 있고,
상기 라미네이트 시트는 상기 그루브에 대응하는 위치에서 배리어층의 두께가 그루브 이외의 위치보다 상대적으로 얇은 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
A laminate sheet pouch having a structure in which an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode and an outer cover layer, a barrier layer and an inner sealant layer are sequentially laminated from the outer surface to the inner surface of the battery case And the outer peripheral surface of the battery case is thermally fused.
The positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude from one end of the battery case. The outer surface of the battery case is connected to the electrode assembly when the electrode assembly moves toward the electrode terminal or when a high voltage is generated in the battery, Grooves are formed in parallel with the positive electrode terminal and the negative electrode terminal,
Wherein the laminate sheet is formed such that the thickness of the barrier layer at a position corresponding to the groove is relatively thinner than a position other than the groove.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 외부 피복층은 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)를 포함하고 있고, 상기 배리어층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고 있으며, 상기 내부 실란트층은 무연신 폴리프로필렌을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1, wherein the outer coating layer comprises nylon or polyethylene terephthalate, the barrier layer comprises aluminum or an aluminum alloy, the inner sealant layer comprises a non-oriented polypropylene And a secondary battery. 제 1 항에 있어서, 배리어층은 알루미늄 합금으로 이루어져 있고, 상기 외부 피복층이 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로 이루어져 있거나 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)과 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 적층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1, wherein the barrier layer is made of an aluminum alloy, and the outer coating layer is made of polyethylene naphthalate (PEN) or a layered structure of polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) Lt; / RTI > 제 1 항에 있어서, 상기 외부 피복층의 두께는 5 내지 40 ㎛이고, 상기 배리어층의 두께는 20 내지 150 ㎛이며, 상기 내부 실란트층의 두께는 10 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the outer coating layer is 5 to 40 占 퐉, the thickness of the barrier layer is 20 to 150 占 퐉, and the thickness of the inner sealant layer is 10 to 50 占 퐉. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브는 전지케이스의 양측 너비를 기준으로 20 내지 80%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the grooves are formed in a size of 20 to 80% based on widths of both sides of the battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브는 전지케이스의 두께를 기준으로 20 내지 70%의 깊이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the groove is formed at a depth of 20 to 70% based on the thickness of the battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브의 폭은 0.1 내지 2 mm의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein a width of the groove is 0.1 to 2 mm. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 그루브는 양극단자 및 음극단자에 대해 평행한 직선 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the groove has a straight line structure parallel to the cathode terminal and the cathode terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브는 양극단자 및 음극단자에 대해 평행한 원호 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the groove has a circular arc structure parallel to the cathode terminal and the cathode terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 또는 스택-폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the electrode assembly has a stacked or stacked-folded structure. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium secondary battery. 제 1 항에 따른 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a secondary battery according to claim 1.
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