KR101750445B1 - 리튬 이차 전지 - Google Patents
리튬 이차 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101750445B1 KR101750445B1 KR1020140133141A KR20140133141A KR101750445B1 KR 101750445 B1 KR101750445 B1 KR 101750445B1 KR 1020140133141 A KR1020140133141 A KR 1020140133141A KR 20140133141 A KR20140133141 A KR 20140133141A KR 101750445 B1 KR101750445 B1 KR 101750445B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- additive
- electrode assembly
- secondary battery
- lithium secondary
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title abstract description 42
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 40
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 88
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 83
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- -1 lithium chalcogenide compound Chemical class 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/579—Devices or arrangements for the interruption of current in response to shock
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예들은, 리튬 이차 전지의 정면뿐만 아니라 측면에서 물리적 손상이 가해지더라도 첨가제가 전해액에 혼입될 수 있으며, 첨가제의 전해액에 대한 혼입을 신속하고 광범위하게 할 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 리튬 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 케이스; 내부 공간이 밀봉되도록 필름으로 형성되고, 상기 전극 조립체에 인접하게 배치되는 첨가제 백(bag); 및 상기 첨가제 백의 상기 내부 공간에 수용되며, 상기 전해액에 투입되면 상기 전해액과 상기 전극 조립체의 반응을 억제하기 위한 첨가제를 포함한다.
본 발명의 리튬 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 케이스; 내부 공간이 밀봉되도록 필름으로 형성되고, 상기 전극 조립체에 인접하게 배치되는 첨가제 백(bag); 및 상기 첨가제 백의 상기 내부 공간에 수용되며, 상기 전해액에 투입되면 상기 전해액과 상기 전극 조립체의 반응을 억제하기 위한 첨가제를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 리튬 이차 전지가 관통, 압축 등과 같은 물리적 충격을 받을 때, 전해액과 전극의 반응을 억제하는 첨가제를 전해액에 배출할 수 있는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등 소형 모바일 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류되고, 그 외형에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지로 분류될 수 있다. 그 중에서도 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고 형태의 변형이 용이하며 무게가 가볍고 제조비가 저렴한 파우치형 전지에 대한 수요가 높다.
통상적으로 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 이 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 배치되어 리튬 이온의 이동만을 가능하게 하면서 쇼트는 방지하는 분리막으로 형성되는 전극 조립체; 이 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 이 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 구성된다.
파우치형 리튬 이차 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 가요성 케이스 내부에 전극조립체와 전해액이 밀봉되어 구성되는 것을 말하며, 가요성 케이스에 내에 밀봉되는 전극조립체는 젤리-롤형 또는 스택형의 구조로 형성될 수 있다.
그런데, 이러한 리튬 이차 전지는 침상 관통, 국부적 손상, 압축 등과 같은 순간적인 물리적 손상을 받는 경우에, 순간적으로 전기적 에너지의 이동량이 많아지고, 급격한 온도 상승을 초래하여 전해액과 전극 사이의 반응이 촉진되며, 그 결과 반응열에 의해서 온도가 추가적으로 상승되어 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 리튬 이차 전지가 순간적인 물리적 손상을 받는 경우에 순간적인 전기적 에너지의 이동량을 줄여 급격한 온도 상승을 억제하도록 전해액이나 전극 조립체에 첨가제를 부여하는 방법이 이용되나, 이러한 물질의 첨가로 인해서 리튬 이차 전지의 내부 저항이 증가하여 전지의 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은, 리튬 이차 전지에 물리적 손상이 가해지면, 첨가제를 전해액에 혼입하여 전해액과 전극의 반응을 억제할 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 리튬 이차 전지의 정면뿐만 아니라 측면에서 물리적 손상이 가해지더라도 첨가제가 전해액에 혼입될 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 리튬 이차 전지에 물리적 손상이 가질 때 첨가제의 전해액에 대한 혼입을 신속하고 광범위하게 할 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 케이스; 내부 공간이 밀봉되도록 필름으로 형성되고, 상기 전극 조립체에 인접하게 배치되는 첨가제 백(bag); 및 상기 첨가제 백의 상기 내부 공간에 수용되며, 상기 전해액에 투입되면 상기 전해액과 상기 전극 조립체의 반응을 억제하기 위한 첨가제를 포함하는, 리튬 이차 전지가 제공된다.
상기 첨가제 백은 상기 내부 공간이 상기 전극 조립체를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 첨가제는 불소계 용매일 수 있다.
상기 필름에는 상기 필름의 파단을 돕기 위한 파단선이 형성될 수 있다.
상기 필름에는, 신장된 상태로 부착되어 외부의 물리적 손상에 의해서 끊어질 때, 상기 필름의 찢어져 개구되는 부분을 확대하기 위한 밴드 부재가 부착되어 있을 수 있다.
상기 파단선은 상기 필름의 일방향에 평행하게 상기 필름에 형성되고, 상기 밴드 부재는 상기 일방향에 직교하는 다른 방향에 평행하게 상기 필름에 부착될 수 있다.
상기 필름은 신장된 상태에서 복원력을 발생하는 재료로 형성되며, 상기 내부 공간에 상기 첨가제가 충전되면 상기 필름은 신장된 상태가 되도록 상기 첨가제 백이 구성될 수 있다.
상기 필름에는 다른 부분에 비해서 두께가 더 얇은 골부가 형성될 수 있다.
상기 필름은 상기 필름의 일방향으로 신장되고, 상기 필름의 상기 골부는 상기 일방향에 직교하는 다른 방향에 평행하게 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도,
도 2는 도 1에서 II-II 선에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 조립된 상태의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도,
도 4는 도 2에서 IV-IV 선에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 조립된 상태의 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도.
도 2는 도 1에서 II-II 선에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 조립된 상태의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도,
도 4는 도 2에서 IV-IV 선에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 조립된 상태의 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)는 전극 조립체(20); 이 전극 조립체(20)를 수용하는 케이스(12); 전극 조립체(20)의 양극 전극판에 연결되고, 케이스(12) 외부로 돌출되는 양극 탭(22); 전극 조립체(20)의 음극 전극판에 연결되고, 케이스(12) 외부로 돌출되는 음극 탭(24); 케이스(12) 내부에 수용되며 전극 조립체(20)를 함침시키는 전해액(도시 안됨); 전극 조립체(20)에 인접하게 배치되며, 케이스(12)의 내부에 수용되는 적어도 하나의 첨가제 백(bag; 30); 이 첨가제 백(30)에 수용되는 첨가제(33)를 포함한다.
전극 조립체(20)는 양극 전극판, 음극 전극판 및 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 배치되는 분리막이 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 권취되어 형성될 수 있고, 또는 적층되어 형성될 수도 있다. 적층되어 형성되는 경우에, 분리막이 전극 조립체의 둘레에 감길 수 있다. 양극 전극판 및 음극 전극판은 집전체와 이 집전체의 적어도 일면에 도포되는 전극 활물질, 즉 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함한다. 양극 전극판의 전극 집전체로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있다. 음극 전극판의 전극 집전체로는 구리 또는 구리 합금이 사용될 수 있으나, 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
양극 활물질로는 통상적으로 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
분리막은 양극 전극판 및 음극 전극판 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하기 위한 것으로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
전극 조립체(20)를 밀봉되게 수용하는 케이스(12)는 전극 조립체(20)를 외부에서 둘러싸는 형태로 장착되며, 커버(14), 및 공간부(15)를 형성하는 몸체부(13)를 포함할 수 있다. 케이스(12)는 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 열접착층, 고분자 수지층 및 금속층을 포함할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 30 ~ 40 ㎛의 두께를 갖고 금속층의 일 표면에 형성되는 열접착층의 재질은, 예를 들어 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 아크릴계 수지 및 실리콘계 수지 등 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 변성 폴리프로필렌으로는 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)이 사용될 수 있다.
또한, 위 경우에 있어서, 금속층은 케이스(12)의 외부로부터 내부로의 수증기 또는 기체의 침투를 방지하며, 케이스(12) 내부의 전해액이 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 금속층은 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 등 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 알루미늄을 사용하는 것이 좀더 효과적이다.
또한, 위 경우에 있어서, 케이스(12)의 외측 표면을 형성하는 고분자 수지층의 재질은, 예를 들어 폴리아미드 수지(나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴계 수지 등 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있다.
케이스(12)의 몸체부(13)에 형성되는 공간부(15)에는 전극 조립체(20), 첨가제 백(30) 및 전해액이 수용될 수 있다. 전극 조립체(20), 첨가제 백(30) 및 전해액이 수용된 상태에서 몸체부(13)의 공간부(15)는 커버(14)에 의해서 폐쇄되고, 커버(14)와 몸체부(13)의 테두리부분(16)이 열융착되어 케이스(12)가 밀봉될 수 있다. 이때, 양극 탭(22) 및 음극 탭(22)은 케이스(12)의 외부로 돌출될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 첨가제 백(30)에 대해서 설명한다. 첨가제 백(30)은 필름(31)으로 형성되며, 전극 조립체(20)의 상측에 배치될 수 있다. 필름(31)은 밀봉된 내부 공간을 형성한다. 이 밀봉된 내부 공간(33)에는, 전해액에 투입되었을 때 전해액과 전극 사이의 반응을 억제하기 위한 첨가제(33)가 수용된다.
본 실시예에서는 첨가제 백(30) 하나가 전극 조립체(20)의 상측에 배치되나, 하측에 배치될 수도 있으며, 2개의 첨가제 백(30)이 전극 조립체(20)의 상측 및 하측에 각각 배치될 수도 있다. 그러나, 첨가제 백(30)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 첨가제 백(30)이 찢어지거나 터져 첨가제(33)가 방출될 때, 전해액에 투입되어 전해액과 전극의 반응을 억제할 수 있도록 전극 조립체(20)에 인접하여 위치될 수 있다.
또한, 첨가제 백(30)의 형상은 본 실시예에서 사각형이나, 이에 한정되지 않으며, 원형 또는 다각형 등 다양한 형상이 가능하다.
첨가제 백(30)에 수용되는 첨가제(33)는 첨가제(33)는 전해액에 투입되면, 전해액과 전극 사이의 반응을 억제할 수 있는 물질이면 가능하고, 예를 들어 불소계 용매일 수 있으며, 예를 들어, H(CF2)2OCH3, C4F9OCH3, H(CF2)2OCH2CH3, H(CF2)2OCH2CF3, H(CF2)2CH2O(CF2)2H 등, 또는, CF3CHFCF2OCH3, CF3CHFCF2OCH2CH3 등의 직쇄 구조의(퍼플루오로알킬)알킬에테르, 또는, 이소(퍼플루오로알킬)알킬에테르 등에서 선택되는 1종일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
첨가제 백(30)의 필름(31)은, 리튬 이차 전지(10)가 침상 관통, 국부적 손상, 압축 등과 같은 순간적인 물리적 손상을 입는 경우, 파단되거나, 찢어지거나, 터져, 내부 공간에 수용되어 있는 첨가제(33)가 케이스(12)에 수용되고 전극 조립체(20)에 함침되어 있는 전해액에 혼입되도록 할 수 있다. 첨가제(33)가 전해액에 투입되면, 전해액과 전극 사이의 반응이 급격하게 감소되므로, 지나친 온도 상승이 발생되지 않는다.
전술된 바와 같이 구성된 리튬 이차 전지(10)에 있어서, 첨가제(33)가 필름(31)으로 형성되는 백(34)에 수용되어 있어, 정상적인 작동시에는 첨가제(33)가 리튬 이차 전지(10)의 성능에 영향을 주지 않으나, 물리적 손상이 있는 경우에는, 첨가제 백(30)의 필름(31)이 파단되어 첨가제(33)가 전해액에 혼입될 수 있어, 전해액과 전극 사이의 반응을 억제함으로써 급격하게 열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10')에 대해서 설명하며, 간결성을 위해서, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10')는, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)와 비교하여, 첨가제 백(30')의 구성이 다르다. 즉, 첨가제 백(30')은 전극 조립체(20)의 둘레를 둘러싸도록 형성되는 외측 필름(31) 및 내측 필름(32)으로 구성되며, 외측 필름(31)과 내측 필름(32)에 의해서 밀봉상태의 내부 공간이 형성되며, 이 내부 공간에 첨가제(33)가 수용될 수 있다.
이와 같이 첨가제 백(30')의 내부 공간이 전극 조립체(20)의 둘레를 둘러싸도록 첨가제 백(30')을 구성함으로써, 침상 관통과 같은 물리적 손상이 전극 조립체(20)의 전면 또는 후면이 아닌 측면에서 발생되는 경우에도, 첨가제 백(30')이 파단될 수 있고, 첨가제 백(30')에 수용되는 첨가제(33)가 전해액에 혼입될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도이다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 첨가제 백(30a)의 필름(31)에는 파단선(38)이 형성될 수 있다. 파단선(38)은 필름(31)의 외측 표면 또는 내측 표면 중 적어도 어느 한 표면에 형성될 수 있다. 필름(31)은 신장성이 없는 재질로 형성될 수 있고, 파단선(38)은 필름(31)의 표면을 누르거나 또는 긁어서 또는 관통되지 않도록 절단하여 형성될 수 있다. 따라서, 첨가제 백(30a)에 압력이 가해지거나 침상 관통 등이 있을 때, 파단선(38)에 의해서 필름(31)이 용이하게 파단될 수 있어 첨가제 백(30a)이 신속하게 찢어질 수 있으며, 찢어져 개구되는 부분이 확대될 수 있다.
또한, 첨가제 백(30a)의 필름(31)에는 신장되는 경우에 복원력을 발생하는 띠 형상의 밴드 부재(36)가 부착될 수 있다. 첨가제 백(30a)에 첨가제가 충전되면, 밴드 부재(36)는 신장되어 복원력을 발생하는 상태로 될 수 있다. 복수 개의 밴드 부재(36)가 서로 이격되어 첨가제 백(30a)의 길이방향에 평행하게 배열될 수 있다. 도 5에는 복수의 파단선(38)이 첨가제 백(30a)의 길이방향과 폭방향에 평행하게 형성되나, 밴드 부재(36)와 직교하도록 첨가제 백(30a)의 폭방향으로만 평행하게 형성될 수도 있다. 밴드 부재(36)는 침상 관통 등에 의해서 중간 부분이 파단되는 경우에, 찢어진 필름(31)을 첨가제 백(30a)의 길이방향의 양 단부로 잡아 당길 수 있어, 필름(31)의 찢어져 개구된 부분을 신속하게 확대시킬 수 있다.
전술된 바와 같은 구성을 갖는 첨가제 백(30a)에 의하면, 리튬 이차 전지에 물리적 손상이 발생되면, 신속하게 다량의 첨가제가 첨가제 백(30a)으로부터 전해액에 투입될 수 있어, 전해액과 전극 사이의 반응을 신속하고 광범위하게 억제할 수 있어, 첨가제 투입 효과를 최대화할 수 있다.
첨가제 백(30a)의 형상은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 평면 형상일 수도 있으며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전극 조립체를 둘러싸는 엔드리스 벨트(endless belt) 형상일 수도 있으며, 단면이 'ㄱ' 자 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 엔드리스 벨트 형상인 경우에, 파단선(38)은 내측 필름(32)에 형성될 수도 있으며, 밴드 부재(36)는 내측 필름(32)에 부착될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 첨가제 백의 평면도이다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 첨가제 백(30b)의 필름(31)에는 골부(35)가 형성되어 있다. 골부(35)는 필름(31)의 외측 표면 또는 내측 표면에 형성될 수 있다. 필름(31)은 신장되는 경우에 복원력을 발생시킬 수 있는 재료로 형성될 수 있으며, 첨가제가 내부에 충전된 상태에서 필름(31)은 신장되어 복원력을 발생하는 상태일 수 있다. 골부(35)는 필름(31)의 표면 중에서 다른 부분에 비하여 두께가 더 얇게 형성된 부분이다. 골부(35)의 형성 방향은 필름(31)의 신장 방향과 직교하는 방향일 수 있다. 따라서, 리튬 이차 전지에 물리적 손상이 가해지면, 골부(35)에 의해서 필름(31)이 신속하게 파단될 수 있으며, 복원력을 발생하는 상태의 필름(31)은 신속하게 수축되어, 필름의 찢어져 개구되는 부분을 확대할 수 있다.
전술된 바와 같은 구성을 갖는 첨가제 백(30b)에 의하면, 리튬 이차 전지에 물리적 손상이 발생되면, 신속하게 다량의 첨가제가 첨가제 백(30b)으로부터 전해액에 투입될 수 있어, 전해액과 전극 사이의 반응을 신속하고 광범위하게 억제할 수 있어, 첨가제 투입 효과를 최대화할 수 있다.
또한, 첨가제 백(30b)의 형상은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 평면 형상일 수도 있으며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전극 조립체를 둘러싸는 엔드리스 벨트 형상일 수도 있으며, 단면이 'ㄱ' 자 형상일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 엔드리스 벨트 형상인 경우에, 골부(35)는 내측 필름(32)에 형성될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 실시예를 중심을 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 본 발명에서 보이는 구성요소들을 공지의 유사한 기능을 수행하는 기술요소로 치환하거나 변형하는 것도 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 아래의 청구범위에서 보이는 사상 및 그 균등범위까지 미친다.
10; 10': 리튬 이차 전지
12: 케이스
13: 몸체부
14: 커버
15: 공간부
16: 테두리
20: 전극 조립체
22: 전극 탭(양극)
24: 전극 탭(음극)
30; 30'; 30a; 30b : 첨가제 백
31: 외측 필름
32: 내측 필름
33: 첨가제
34: 백
35: 골부
36: 밴드 부재
38: 파단선
12: 케이스
13: 몸체부
14: 커버
15: 공간부
16: 테두리
20: 전극 조립체
22: 전극 탭(양극)
24: 전극 탭(음극)
30; 30'; 30a; 30b : 첨가제 백
31: 외측 필름
32: 내측 필름
33: 첨가제
34: 백
35: 골부
36: 밴드 부재
38: 파단선
Claims (9)
- 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 케이스;
내부 공간이 밀봉되도록 필름으로 형성되고, 상기 전극 조립체에 인접하게 배치되는 첨가제 백(bag); 및
상기 첨가제 백의 상기 내부 공간에 수용되며, 상기 전해액에 투입되면 상기 전해액과 상기 전극 조립체의 반응을 억제하기 위한 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제 백은 상기 케이스의 외부로 돌출되는 전극 탭의 수직인 방향으로 둘러싸도록 배치되며,
상기 필름에는 상기 필름의 파단을 돕기 위한 적어도 하나의 파단선이 형성되고, 신장된 상태로 부착되어 상기 필름이 외부의 물리적 손상에 의해서 끊어질 때, 상기 필름의 찢어져 개구되는 부분을 확대하기 위한 적어도 하나의 밴드 부재가 부착되는, 리튬 이차 전지.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 첨가제는 불소계 용매인, 리튬 이차 전지.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 파단선은 상기 필름의 일방향에 평행하게 상기 필름에 형성되고, 상기 밴드 부재는 상기 일방향에 직교하는 다른 방향에 평행하게 상기 필름에 부착되는, 리튬 이차 전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 필름은 신장된 상태에서 복원력을 발생하는 재료로 형성되며, 상기 내부 공간에 상기 첨가제가 충전되면 상기 필름은 신장된 상태가 되도록 상기 첨가제 백이 구성되는, 리튬 이차 전지.
- 청구항 7에 있어서,
상기 필름에는 다른 부분에 비해서 두께가 더 얇은 골부가 형성되는, 리튬 이차 전지.
- 청구항 8에 있어서,
상기 필름은 상기 필름의 일방향으로 신장되고, 상기 필름의 상기 골부는 상기 일방향에 직교하는 다른 방향에 평행하게 형성되는, 리튬 이차 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140133141A KR101750445B1 (ko) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | 리튬 이차 전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140133141A KR101750445B1 (ko) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | 리튬 이차 전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160039875A KR20160039875A (ko) | 2016-04-12 |
| KR101750445B1 true KR101750445B1 (ko) | 2017-06-23 |
Family
ID=55800992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140133141A KR101750445B1 (ko) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | 리튬 이차 전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101750445B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102264631B1 (ko) * | 2017-01-05 | 2021-06-15 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 2차 전지 |
| KR102016711B1 (ko) | 2017-12-21 | 2019-09-02 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099301A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Sony Corp | 電池パック及びその製造方法 |
| JP5330847B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-10-30 | 三菱重工業株式会社 | 二次電池 |
| JP2014517986A (ja) * | 2011-05-05 | 2014-07-24 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | リチウムイオンセルのためのバッテリハウジング |
-
2014
- 2014-10-02 KR KR1020140133141A patent/KR101750445B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099301A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Sony Corp | 電池パック及びその製造方法 |
| JP5330847B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-10-30 | 三菱重工業株式会社 | 二次電池 |
| JP2014517986A (ja) * | 2011-05-05 | 2014-07-24 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | リチウムイオンセルのためのバッテリハウジング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160039875A (ko) | 2016-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2333891B1 (en) | Secondary battery | |
| KR100686813B1 (ko) | 이차 전지 | |
| JP5281836B2 (ja) | 電極組立体及びこれを用いた二次電池 | |
| US9034498B2 (en) | Secondary battery | |
| KR101175057B1 (ko) | 리튬 폴리머 이차 전지 | |
| JP5194059B2 (ja) | 二次電池 | |
| KR20110053836A (ko) | 리튬 폴리머 이차 전지 | |
| US20160028051A1 (en) | Pouch-type secondary battery for preventing water permeation | |
| KR100973309B1 (ko) | 이차 전지용 절연 케이스 및 이를 구비하는 이차 전지 | |
| US9123929B2 (en) | Secondary battery | |
| KR101789804B1 (ko) | Directional venting이 이루어지도록 한 이차전지용 파우치 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지 | |
| KR101750445B1 (ko) | 리튬 이차 전지 | |
| US20190181392A1 (en) | Battery and battery module | |
| KR101308296B1 (ko) | 리튬 이차 전지 | |
| KR101897223B1 (ko) | 파우치형 이차전지 | |
| KR100995544B1 (ko) | 전지 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차 전지 | |
| JPWO2017047473A1 (ja) | 電池 | |
| KR20130010208A (ko) | 셀 어셈블리와 파우치형 케이스의 밀착성을 향상시킨 이차전지 및 그 제조방법 | |
| KR20160044322A (ko) | 이차 전지용 젤리 롤 | |
| KR101690573B1 (ko) | 리튬 이차전지의 가요성 케이스에 부착되기 위한 라벨, 이 라벨이 부착된 리튬 이차전지 및 이 리튬 이차전지를 포함하는 전지 모듈 | |
| KR100659887B1 (ko) | 이차 전지의 제조 방법 | |
| KR20180054297A (ko) | 밀봉성이 향상된 파우치 외장재 및 이를 포함하는 전지 | |
| KR102258025B1 (ko) | 파우치형 전지 | |
| KR101793435B1 (ko) | 리튬 이차전지 | |
| KR20160059776A (ko) | 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |