KR101721915B1 - 리튬 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 외장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 조립체를 수용하는 외장재로서, 발열성 탄소층 및 상기 발열성 탄소층에 연결된 전극을 포함하는 발열층을 포함함으로써, 저온에서도 출력이 높고, 균일한 발열이 가능하여 셀 위치마다 존재하는 온도 편차에 따른 셀의 열화현상을 방지할 수 있으며, 저온에서의 고속 충전이 가능하여 배터리의 수명을 연장 시킬 수 있는 리튬 이차전지용 외장재에 관한 것이다.

Description

리튬 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{OUTER CASE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 발열층을 포함하는 리튬 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트(Compact)하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있고, 이러한 전기/저장장치는 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동할 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 또한, 하이브리드 자동차(HV, Hybrid Vehicles), 전기 자동차(EV, Electric Vehicles) 등의 모터를 이용하는 자동차가 개발 및 생산되고 있고, 이러한 자동차에도 모터를 구동시킬 수 있는 전지 팩을 내장하고 있다. 상술한 전지 팩은 일정시간 동안 전기/저장장치 또는 자동차를 구동시키기 위해서 소정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
경제적 측면을 고려하여, 최근 전지 팩은 충전/방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지는 대표적으로 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 및 리튬(Li) 전지, 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차전지 등이 존재한다.
이 중, 리튬 이차전지는 1970년대 초부터 연구개발이 진행되었고, 1990년 리튬금속 대신 탄소를 음극으로 이용한 리튬 이온전지가 개발되면서 실용화되었으며, 500회 이상의 사이클 수명과 1 내지 2시간의 짧은 충전시간을 특징으로 하여 이차전지 중 가장 판매 신장률이 높고 니켈-수소 전지에 비해서 30 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하다. 또한, 리튬 이차전지는 현존하는 이차전지 중 단위전지 전압(3.0 내지 3.7V)이 가장 높고 에너지밀도가 우수하여, 이동기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머전지라 한다. 또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다. 상기 리튬 이차전지의 외장재 내부에는 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(Separator)가 적층되거나 권취된 전극 조립체가 구비된다.
상기와 같은 구성의 이차 전지는 적정 온도에 도달하지 않은 상태, 즉 초기 사용 시 또는 혹한의 환경에서 사용될 경우 성능이 저하되며 수명이 단축되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 배터리를 가열하기 위한 방법으로 외부에서 히터로 공기를 가열하는 방법, 배터리 팩을 직접 가열하는 방법 등이 사용되었으나 온도 조절이 용이하지 않고 작동 시 유해가스나 소음이 발생하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2013-0016563호는 전극 조립체를 수용하는 수용부 시트와 이차전지 제조과정에서 발생하는 가스를 포집하는 가스포집부 시트가 접합된 이차전지용 파우치 필름에 대해 개시하고 있으나, 전술한 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
한국공개특허 제2013-0016563호
본 발명은 저온에서도 출력이 높은 리튬 이차 전지용 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 균일한 발열이 가능한 리튬 이차 전지용 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저온에서의 고속 충전이 가능하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 리튬 이차 전지용 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 전극 조립체를 수용하는 외장재로서, 발열성 탄소층 및 상기 발열성 탄소층에 연결된 전극을 포함하는 발열층을 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
2. 위 1에 있어서, 상기 발열성 탄소층은 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 리튬 이차 전지용 외장재.
3. 위 1에 있어서, 상기 발열성 탄소층의 두께는 10㎛ 내지 50㎛인, 리튬 이차 전지용 외장재.
4. 위 1에 있어서, 상기 전극을 구성하는 양극과 음극은 상기 외장재가 전극 조립체를 수용하고 실링되었을 때, 서로 가장 먼 거리에 위치하도록 배치되는, 리튬 이차 전지용 외장재.
5. 위 1에 있어서, 상기 외장재는 절연층, 금속층, 열융착층을 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
6. 위 5에 있어서, 상기 발열성 탄소층은 상기 절연층과 금속층 사이 및 상기 금속층과 열융착층 사이 중 적어도 하나에 위치하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
7. 위 5에 있어서, 상기 절연층이 복수의 층으로 형성되고, 상기 발열성 탄소층은 복수의 절연층 사이에 위치하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
8. 위 6에 있어서, 상기 발열성 탄소층이 상기 금속층과 열융착층 사이에 존재하는 경우, 상기 금속층과 발열성 탄소층 사이에 접착층을 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
9. 위 6에 있어서, 상기 발열성 탄소층이 상기 금속층과 열융착층 사이에 존재하는 경우, 상기 발열성 탄소층은 상기 금속층과 접촉하도록 배치되고, 상기 발열성 탄소층의 전극 중 하나는 상기 금속층에 포함되는, 리튬 이차 전지용 외장재.
10. 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수용하는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 외장재를 포함하는, 리튬 이차 전지.
본 발명의 리튬 이차 전지용 외장재는 저온에서도 출력이 높다.
본 발명의 리튬 이차 전지용 외장재는 균일한 발열이 가능하여 셀 위치마다 존재하는 온도 편차에 따른 셀의 열화현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬 이차 전지용 외장재는 충전 전에 미리 예열을 통해 저온에서의 고속 충전이 가능하므로 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 외장재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 외장재와 전극 조립체가 결합한 상태를 외부에서 바라본 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 전극 조립체를 수용하는 외장재로서, 발열성 탄소층 및 상기 발열성 탄소층에 연결된 전극을 포함하는 발열층을 포함함으로써, 저온에서도 출력이 높고, 균일한 발열이 가능하여 셀 위치마다 존재하는 온도 편차에 따른 셀의 열화현상을 방지할 수 있으며, 저온에서의 고속 충전이 가능하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 리튬 이차전지용 외장재에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
리튬 이차전지용 외장재
도 1에는, 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차전지용 외장재의 단면을 개략적으로 나타내었다.
본 발명의 리튬 이차전지용 외장재(70)는 절연층(10), 금속층(20), 발열층(30) 및 열융착층(40)을 포함하여 이루어질 수 있다.
<발열층>
전술한 바와 같이 저온 환경에서는 전지의 전해질 내 이온의 이동 속도가 낮아져 전류의 흐름이 나빠지므로 배터리의 출력이 저하되고, 저온에서 충방전 시 저항이 증가하여 전지의 수명도 단축되는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기 외장재(70)에 발열층(30)을 포함함으로써 전술한 문제점을 해결한다.
본 발명에 따른 발열층(30)은 외장재(70) 내부에서 전극 조립체에 직접 열을 공급하므로, 열의 즉시 전달이 가능하여 효과적인 열 전달이 가능하다. 따라서 전극 조립체의 온도를 올리는데 걸리는 시간을 최소화할 수 있으며 충방전 효율이 높아 저온에서도 높은 출력이 가능하다. 또한, 금속선이 아닌 발열성 탄소층(30a)을 사용하여 균일한 발열이 가능하고, 충전 전에 미리 예열을 할 수 있어 저온에서도 고속 충전이 가능하며 Lithium-plating 생성을 방지함에 따라 배터리의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명에 따른 발열층(30)은 발열성 탄소층(30a) 및 상기 발열성 탄소층(30a)에 연결된 전극(30b)을 포함한다.
발열성 탄소층(30a)은 전류가 흐를 때 발열하는 발열성 탄소 소재라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 발열성 탄소층(30a)은 외장재(70)를 형성하는 하나의 층 형태가 되므로, 따라서 전극 조립체를 감싸는 외장재를 따라 전극 조립체 전체에 균일하게 열 전달 효율을 할 수 있다. 또한, 리튬 이차 전지의 전해액도 열의 집중을 방지하고 균일한 열 전달을 가능하게 하므로 열 전도를 최적화할 수 있다.
상기 발열성 탄소층(30a)의 총 두께는 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
상기 발열성 탄소층(30a)의 형성 방법은 당업계에서 통상적으로 쓰이는 방식이라면 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 접착, 증착 또는 도포 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 발열층(30)의 전극(30b)은 발열성 탄소층(30a)에 전력을 공급하여, 발열성 탄소층(30a)이 발열하도록 한다. 따라서, 전극(30b)은 양극과 음극을 포함하고, 각 양극과 음극은 발열성 탄소층(30a)에 접촉되도록 구비된다. 바람직하게는 상기 전극(30b)의 양극과 음극은 상기 외장재가 전극 조립체를 수용하고 실링되었을 때, 서로 가장 먼 거리에 위치하도록 배치될 수 있다.
통상적으로 외장재(70)는 절연층(10) 금속층(20), 열융착층(40) 등을 포함하여 복수의 층 구조를 갖는다. 본 발명에 따른 발열층(30)은 금속층(20)을 기준으로 외장재(70) 내부 또는 외부에 제한 없이 배치될 수 있으며, 예를 들면, 절연층(10)과 금속층(20)의 사이 및 상기 금속층(20)과 열융착층(40)의 사이 중 적어도 한 곳에 위치할 수 있고, 바람직하게는 금속층(20)과 열융착층(40)의 사이에 위치할 수 있다. 이 경우 금속층(20)을 거치지 않고 직접 셀(Cell) 내부로의 열 전달이 가능한 바, 열 손실을 최소화 할 수 있다는 점에서 유리하다.
또한, 발열층(30)이 상기 금속층(20)과 열융착층(40)의 사이에 존재하는 경우에는 발열층(30)과 열융착층(40) 사이에는 접착제를 사용할 수도 있고 열융착층(40) 상에 발열성 탄소재를 직접 도포하거나 증착하여 발열층(30)을 형성할 수 있다. 한편, 금속층(20)과 발열층(30) 사이에는 금속층(20)과 발열층(30) 사이의 절연을 위하여 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예로서, 발열층(30)이 상기 금속층(20)과 열융착층(40) 사이에 존재하는 경우, 발열성 탄소층(30a)은 상기 금속층(30)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 발열성 탄소층(30)의 전극 중 하나는 금속층(20)에 구비되어 금속층(20)이 발열성 탄소층(30a)에 전류를 공급하는 역할을 함께 수행할 수 있다.
한편, 절연층(10)이 복수의 층으로 형성되는 경우에는 발열층(30)은 복수의 절연층 사이에 위치할 수도 있다.
<절연층>
본 발명에 따른 절연층(10)은 금속층(20)이 외부와 전기적으로 연결되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이차 전지는 전극 조립체의 전극 리드를 통해서만 외부와 전기적으로 연결되어야 하며, 금속층(20)이 직접 전기적으로 연결될 경우 이차 전지의 안전성이 저해된다. 특히, 전극 조립체의 전극 리드가 상기 금속층(20)을 통해서 단락될 경우 이차 전지의 폭발 위험이 있다. 따라서 상기 절연층(10)은 금속층(20)을 보호하는 역할을 한다.
상기 절연층(10)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조 또는 2개 이상의 물질로 이루어진 복합막 구조를 가질 수 있다.
폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론이 보다 바람직하며, 상기 나일론 층은 이축 연신된 나일론층 일 수 있고 절연층(10)의 총 두께는 20㎛ 내지 30㎛ 인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 절연층(10)이 2개 이상의 층으로 이루어진 복합막 구조일 경우 각 층은 접착층(50)을 통해 결합될 수 있고, 상기 접착층(50)의 재료는 당업계에서 쓰이는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 두께는 3㎛ 이내인 것이 바람직하다.
<금속층>
본 발명에 따른 금속층(20)은 외부의 수분, 가스 등이 전극 조립체 측으로 침투하는 것을 방지하며, 외장재(70)의 기계적 강도 향상과 함께 외장재(70)에 주입된 화학 물질이 외부로 유출되는 것을 방지한다.
상기 금속층(20)의 재질은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속층(20)을 철이 함유된 재질로 할 경우 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아지나, 본 발명에서는 알루미늄이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 금속층(20)의 두께는 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게는 30㎛ 내지 50㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 35㎛ 내지 45㎛일 수 있다.
상기 금속층(20)은 본 발명의 외장재(70)를 구성하는 다른 층, 구체적으로 절연층(10), 발열층(30) 또는 열융착층(40)과 접착층(50)을 통하여 결합될 수 있고, 상기 접착층(50)의 재료는 당업계에서 쓰이는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 두께는 3㎛ 이내인 것이 바람직하다.
<열융착층>
본 발명에 따른 열융착층(40)은 이차 전지의 제조 과정 중 외장재(70) 필름을 실링하는 공정의 진행 과정에서 상부 및 하부 외장재 필름의 주변부에 가하는 열에 의해 용융된다. 이에 따라, 상부 외장재(70) 필름의 열융착층과 하부 외장재 필름의 열융착층이 서로 융착되어 상부 및 하부 외장재 필름의 실링이 이루어진다.
상기 열융착층(40)은 상기 절연층(10)과 마찬가지로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조 또는 2개 이상의 물질로 이루어진 복합막 구조를 가질 수 있다.
이 중에서 폴리프로필렌이 바람직하고, 폴리프로필렌은 호모 폴리프로필렌과 변성 폴리프로필렌을 적층한 구조로 사용될 수 있다. 열융착층(40)의 총 두께는 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게는 60㎛ 내지 100㎛일 수 있으며, 70㎛ 내지 90㎛인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 열융착층(40)이 2개 이상의 층으로 이루어진 복합막 구조일 경우 각 층은 접착층(50)을 통해 결합될 수 있고, 상기 접착층(50)의 재료는 당업계에서 쓰이는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 두께는 3㎛ 이내인 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된 본 발명의 외장재(70)는 발열층(30)을 포함하여 저온 환경에서도 전지의 수명 및 출력을 개선할 수 있다. 발열층(30)을 구비한 외장재(70)의 총 두께는 특별히 제한되지는 않지만 160㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
리튬 이차 전지
본 발명의 외장재(70)는 그 내부에 전극 조립체를 수용하여 리튬 이차 전지로 유용하게 사용될 수 있으며, 상기 외장재(70)와 전극 조립체가 결합한 상태를 외부에서 바라본 모습을 도 2에 도시하였다. 내부에 수용되는 전극 조립체는 당분야에서 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
10: 절연층
20: 금속층
30: 발열층
30a: 발열성 탄소층
30b: 전극
40: 열융착층
50: 접착층
70: 외장재

Claims (10)

  1. 전극 조립체를 수용하는 외장재로서,
    상기 외장재의 외부측으로부터 절연층, 금속층, 발열층 및 열융착층이 순차로 배치되고,
    상기 발열층은 면상 발열성 탄소층 및 상기 면상 발열성 탄소층에 연결된 전극을 포함하며, 상기 금속층 및 상기 열융착층은 각각 상기 발열층의 상면 및 하면 상에 적층되며,
    상기 전극은 양극과 음극을 포함하고, 상기 양극과 음극은 독립적으로 상기 면상 발열성 탄소층의 양 측면으로부터 돌출되는, 리튬 이차 전지용 외장재.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 면상 발열성 탄소층은 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 리튬 이차 전지용 외장재.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 면상 발열성 탄소층의 두께는 10㎛ 내지 50㎛인, 리튬 이차 전지용 외장재.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 양극과 음극은 상기 외장재가 전극 조립체를 수용하고 실링되었을 때, 서로 가장 먼 거리에 위치하도록 배치되는, 리튬 이차 전지용 외장재.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 발열층을 상기 절연층과 상기 금속층 사이에 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층이 복수의 층으로 형성되고, 상기 발열층을 복수의 상기 절연층 사이에 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 금속층과 발열층 사이에 접착층을 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 외장재.
  9. 삭제
  10. 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 청구항 1 내지 4, 또는 6 내지 8 중 어느 한 항의 외장재를 포함하는, 리튬 이차 전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012067432A2 (ko) * 2010-11-17 2012-05-24 (주)엘지하우시스 방열과 발열 기능을 가지는 전지 조립체
KR101441645B1 (ko) 2011-08-08 2014-09-23 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 필름 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013025871A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Gs Yuasa Corp 電池および電池用外装体

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