KR101527256B1

KR101527256B1 - Secondary battery

Info

Publication number: KR101527256B1
Application number: KR1020110055668A
Authority: KR
Inventors: 김창호; 윤난지; 최승돈; 김여진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2015-06-08
Also published as: KR20120136627A

Abstract

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비하여, 전지 파우치 내에 발생하는 가스의 배출을 원활히 하며, 압력과 온도에 의해 손상되는 파우치의 안전성을 향상시켜 전기자동차 등 중대형 전지에 적용할 수 있는 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having improved safety, and more particularly, to a secondary battery in which safety is provided in a diagonal direction in a pouch to facilitate discharge of gas generated in the battery pouch, And more particularly to a secondary battery having improved safety that can be applied to middle- or large-sized batteries such as electric vehicles.

Description

Secondary battery

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having a support in a diagonal direction in a pouch.

최근에 전자 기기, 특히 캠코더 및 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 이들 전자 기기의 구동전원으로서 소형, 경량이며 에너지 밀도가 높은 2차전지에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 점에서, 특히 리튬 이온전지가 주목을 받고 있다. 리튬 이온전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈- 수소전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 대략 3배 정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 국내외에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, as electronic equipment, particularly a camcorder, a notebook computer, and the like have been rapidly reduced in size, weight, and wireless, there has been an increasing demand for a secondary battery that is small in size, light in weight, and high in energy density as a driving power source for these electronic devices. In this respect, lithium-ion batteries are particularly attracting attention. Lithium-ion batteries have an energy density about 3 times higher per unit weight than conventional lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, and nickel-hydrogen batteries and can be rapidly charged.

리튬 이온전지는 전류를 생성하는 전극조립체를 둘러싸서 밀봉하는 파우치를 가지고 있다. 파우치의 상면에는 양극단자와 파우치 내부로 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구 등이 구비되어 있다. 파우치 내부의 전극조립체는 다공막의 세퍼레이터를 개재한 양극판과 음극판이 다수의 층으로 권취되어 형성되며, 양극판은 캡어셈블리에 마련된 양극단자와 전기적으로 연결되어 있다.A lithium ion battery has a pouch that surrounds and seals an electrode assembly that generates current. The upper surface of the pouch is provided with a positive electrode terminal and an electrolyte injection port for injecting an electrolyte into the pouch. The electrode assembly inside the pouch is formed by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate through a separator of a porous membrane in a plurality of layers, and the positive electrode plate is electrically connected to a positive electrode terminal provided in the cap assembly.

또한, 리튬이온전지는 파우치 내부에 밀봉된 전극조립체에서 단락(short) 등과 같은 동작이상이 발생하면, 파우치 내부의 압력이 높아져 전지가 폭발할 수 있다. 이를 방지하기 위해서 종래에는 주로 파우치의 상면에 안전 벤트(safety vent)를 구비하고 있다. Further, when an operation abnormality such as a short in the electrode assembly sealed in the pouch is generated in the lithium ion battery, the pressure inside the pouch becomes high and the battery can explode. In order to prevent this, conventionally, a safety vent is provided on the upper surface of the pouch.

이와 같이, 종래의 벤트는 파우치의 하부나 캡어셈블리의 상부에 대부분 위치하여 일정압력에 의해 파단되도록 설계되어 있으며, 이에 사용되는 벤트는 프레싱이나 클래딩 기술을 이용하여 형성되는 데, 이러한 형태의 벤트에 의해서는 일정 이하의 낮은 파단압을 유지하기가 어렵다. 결국, 이러한 방식의 벤트는 제조공정에 어려움을 줄 뿐 아니라 단가를 높이는 원인이 되고 있다. 또한, 파우치에 변형을 가져올 정도로 내압이 상승할 경우에 파우치 내부의 압력변화에 신속히 대응하지 못하여 파우치의 안전성을 효과적으로 확보하지 못하는 문제가 있는 실정이다.As described above, the conventional vent is designed to be located at the bottom of the pouch or the upper part of the cap assembly and to be broken by a certain pressure. The vent used for the vent is formed by pressing or cladding. It is difficult to maintain a low breaking pressure below a certain level. As a result, this type of vent is not only difficult to manufacture but also increases the unit price. Further, there is a problem in that the safety of the pouch can not be secured effectively because the pressure inside the pouch can not be quickly responded to when the internal pressure rises to such an extent that the pouch is deformed.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 전지 파우치 내에 발생하는 가스의 배출을 원활히 하며, 압력과 온도에 의해 손상되는 파우치의 안전성을 향상시켜 전기자동차 등 중대형 전지에 적용할 수 있는 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention smoothly discharges gas generated in the battery pouch and improves the safety of the pouch damaged by pressure and temperature, And an object thereof is to provide such an improved secondary battery.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 안전성이 향상된 이차전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a secondary battery having improved safety with a support in a diagonal direction in a pouch in a battery.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 전지 파우치 내에 발생하는 가스의 배출을 원활히 하며, 압력과 온도에 의해 손상되는 파우치의 안전성을 향상시켜 전기자동차 등 중대형 전지에 적용할 수 있는 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to smoothly discharge the gas generated in the battery pouch and improve the safety of the pouch damaged by the pressure and the temperature, thereby improving the safety of the secondary battery, .

도 1 은 본 발명의 지지대가 대각선으로 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 2 는 본 발명의 지지대가 전지 장변에 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명의 지지대가 전지 단변에 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 지지대가 대각선으로 구비된 이차전지(양극과 음극이 같은 면에 위치)를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a secondary battery (where an anode and a cathode are separated from each other) in which a support of the present invention is provided diagonally.
FIG. 2 is a view showing a secondary battery in which a support of the present invention is provided at a long side of a battery (the anode and the cathode are separated from each other).
FIG. 3 is a view showing a secondary battery in which a support of the present invention is provided on the short side of the battery (where the positive electrode and the negative electrode are separated from each other).
FIG. 4 is a view showing a secondary battery (where the positive electrode and the negative electrode are on the same plane) having the support of the present invention diagonally.

본 발명은 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery with improved safety, characterized in that the battery has a support in a diagonal direction in the pouch.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

리튬 이차전지의 파우치 외장재(이하 파우치라 한다)는 순차적으로 열접착성을 가져 실링재 역할을 내부층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속층, 기재 및 보호층으로 작용하는 외부층이 적층된 다층막 구조로 구성되어 있다. 이러한 파우치는 전지 제조 시 안쪽에 전극과 분리막으로 구성된 조립체를 감싼 후 상부 시트와 하부 시트를 실링하여 제조된다.The pouch outer cover material (hereinafter, referred to as a pouch) of a lithium secondary battery sequentially has heat adhesion and serves as a sealing material. The inner layer serves as a substrate for maintaining mechanical strength, and a metal layer serving as a barrier layer for moisture and oxygen. Layer structure in which an outer layer serving as a barrier layer is laminated. Such a pouch is manufactured by wrapping an assembly composed of an electrode and a separator on the inside of the battery when the battery is manufactured, and then sealing the upper sheet and the lower sheet.

상기 리튬 이차전지는 과 충전 시 가스가 발생하며 파우치가 부푸는 현상이 발생하고. 이때 파우치의 벤트(vent)가 나타난다.When the lithium secondary battery is overcharged, gas is generated and the pouch is swollen. At this time, the vent of the pouch appears.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하고자 전지의 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 것이다.In order to overcome this problem, the present invention has a support in a diagonal direction in a pouch of a battery.

본 발명의 전지의 파우치의 재질은 당 분야에서 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않으나 구체적으로 알루미늄, 스테인리스, 니켈 도금을 실시한 철 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용할 수 있다.The material of the pouch of the battery of the present invention is not particularly limited as it is used in the art, but specifically, it is possible to use at least one selected from among aluminum, stainless steel, and nickel plated.

상기 지지대는 상기 파우치 내에 1 개 이상 형성하는데 지지대의 재질은 형상기억물질이며, 상기 형상기억물질은 구체적으로 니켈-티타늄 합금 또는 구리-아연-알루미늄 합금 등을 사용할 수 있다.At least one of the supports is formed in the pouch, and the material of the support is a shape memory material. Specifically, the shape memory material may be a nickel-titanium alloy or a copper-zinc-aluminum alloy.

상기 지지대는 전지 파우치 내의 모서리 부분에 대각선 방향으로 전극 조립체의 상단 혹은 하단에 위치하고, 파우치 접합부를 포함하게 형성한다.The support member is positioned at the upper or lower end of the electrode assembly in a diagonal direction at an edge portion in the battery pouch, and is formed to include the pouch joint portion.

또한 본 발명의 상기 지지대는 전지 파우치 내의 모서리 부분에 아래 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 가로 또는 세로 방향으로 전지의 장변 또는 단변에 위치할 수도 있다.In addition, the support member of the present invention may be located at the long side or the short side of the battery in the lateral or longitudinal direction at the corner portion in the battery pouch as shown in Figs.

본 발명의 안전성이 향상된 이차전지의 제조 방법은 당 분야에서 사용하는 통상의 방법에 의한다.The method for producing the secondary battery with improved safety according to the present invention is based on a conventional method used in this field.

또한 본 발명의 안전성이 향상된 이차전지는 보다 구체적으로 전극조립체의 패키징 과정에서 본 발명의 지지대를 포함하여 형성한다. 이는 패키징용 파우치 형성(금형으로 틀을 만드는 과정) 과정에 포함되게 된다.In addition, the secondary battery with improved safety of the present invention is more specifically formed by including the support of the present invention in the process of packaging the electrode assembly. This is included in the pouch forming process (mold making process).

본 발명의 리튬 이차전지를 2 이상 전기적으로 연결하여 포함하면 중대형 디바이스 전원용 전지모듈 또는 전지팩에 적용할 수 있다. 상기 중대형 디바이스는 구체적으로 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기트럭; 전기상용차 또는 전력 저장용 시스템 등 이다. When two or more lithium secondary batteries of the present invention are electrically connected to each other, they can be applied to a battery module or a battery pack for power supply for medium to large-sized devices. Specifically, the middle- or large-sized device includes a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) Electric vehicles; Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric golf cart; Electric truck; Electric commercial vehicles or systems for power storage.

1 : 지지대
2: 양극
3: 음극1: Support
2: anode
3: cathode

Claims

In the battery,
A support in a diagonal direction within the pouch,
Wherein when the pressure inside the pouch rises, the pouch breaks along the support, and a vent for discharging gas inside the pouch appears.

The method according to claim 1,
Wherein the material of the pouch is at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, and nickel plated.

The method according to claim 1,
Wherein at least one of the supports is formed in the pouch.

The method according to claim 1,
Wherein the material of the support is a shape memory material.

5. The method of claim 4,
Wherein the shape memory material is a nickel-titanium alloy or a copper-zinc-aluminum alloy.

A battery module for a middle- or large-sized device power supply, comprising at least two secondary batteries according to any one of claims 1 to 5 electrically connected.

The method according to claim 6,
The middle- to large-sized devices include a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) Electric car; Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric golf cart; Electric truck; An electric commercial vehicle or a system for power storage.