KR101793435B1 - 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101793435B1
KR101793435B1 KR1020140122824A KR20140122824A KR101793435B1 KR 101793435 B1 KR101793435 B1 KR 101793435B1 KR 1020140122824 A KR1020140122824 A KR 1020140122824A KR 20140122824 A KR20140122824 A KR 20140122824A KR 101793435 B1 KR101793435 B1 KR 101793435B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
additive
chamber
main chamber
tubular member
passage
Prior art date
Application number
KR1020140122824A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160032547A (ko
Inventor
김명훈
윤석환
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020140122824A priority Critical patent/KR101793435B1/ko
Publication of KR20160032547A publication Critical patent/KR20160032547A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101793435B1 publication Critical patent/KR101793435B1/ko

Links

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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/691—Arrangements or processes for draining liquids from casings; Cleaning battery or cell casings
    • 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
    • H01M10/02—Details
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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 of a single cell or a single battery
    • 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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • H01M50/636—Closing or sealing filling ports, e.g. using lids
    • 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

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 발명은, 과충전 등과 같은 안전 문제를 억제하기 위한 첨가제를 안전 문제 발생 초기에 전해액에 첨가할 수 있어, 첨가제의 기능이 필요한 시기에 발휘되면서, 첨가제가 정상적인 작동 시에 전지의 성능에 미치는 부정적인 영향을 감소시킬 수 있는 리튬 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 리튬 이차전지는 전극 조립체; 전해액에 첨가되기 위한 첨가제; 상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 본방(main chamber); 상기 첨가제가 수용되는 첨가제방; 상기 본방 및 상기 첨가제방을 연결시키는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 미리 결정된 온도 이상이 되면 열에 의해 변형되어 상기 첨가제방의 상기 첨가제가 상기 본방으로 이동될 수 있다.

Description

리튬 이차전지{LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명의 실시예들은 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 별도로 첨가제방에 수용되는 첨가제가 과충전시 또는 안전 관련 상황 발생 시에 본방으로 이동될 수 있는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로는, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류된다. 또한, 이러한 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 나눌 수 있다.
통상적으로 리튬 이차전지는 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 분리막이 권취된 전극 조립체; 이 전극 조립체를 수용하는 케이스; 이 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 구성된다.
한편, 이러한 리튬 이차전지는 통상 충전조건 이상으로 연속 충전 또는 과충전 시에 양극 및 음극이 열적으로 불안정해져 전해액의 유기용매가 분해되는 등 급격한 발열반응이 일어나고, 또한 열폭주 현상이 발생하여 전지의 안전성에 심각한 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위한 한 가지 방법은, 예를 들어 시클로헥실벤젠(CHB) 또는 비페닐(BP)과 같은 첨가제를 포함하는 전해액을 이용함으로써, 과충전 초기에 다량의 가스가 발생되도록 하여 리튬 이차전지의 내부 압력을 증가시켜 리튬 이차전지 내부의 전류를 차단하는 것이다. 그런데, 이와 같이 과충전 방지, 전기분해 지연 또는 난연성 첨가제가 포함된 전해액을 이용하는 경우, 이들 첨가제들은 리튬 이차전지가 정상적으로 작동되는 상황에서 전지의 출력이나 수명 특성 등 전지의 성능에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-O1O1000호 (2002. 04. 25.) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0018943호 (2004. 03. 04.) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0116852호 (2006. 11. 15.) 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0008087호 (2007. 01. 17.) 대한민국 등록특허공보 제10-1242340호 (2013. 03. 11.)
본 발명의 실시예들은, 과충전 등과 같은 안전 문제를 억제하기 위한 첨가제를 안전 문제 발생 초기에 전해액에 첨가할 수 있어, 첨가제의 기능이 필요한 시기에 발휘되면서, 첨가제가 정상적인 작동 시에 전지의 성능에 미치는 부정적인 영향을 감소시킬 수 있는 리튬 이차전지를 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; 전해액에 첨가되기 위한 첨가제; 상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 본방(main chamber); 상기 첨가제가 수용되는 첨가제방; 상기 본방 및 상기 첨가제방을 연결시키는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 미리 결정된 온도 이상이 되면 열에 의해 변형되어 상기 첨가제방의 상기 첨가제가 상기 본방으로 이동될 수 있는, 리튬 이차전지가 제공된다.
상기 연결부는, 상기 첨가제방과 상기 본방을 연통시켜 상기 첨가제가 상기 첨가제방으로부터 상기 본방으로 이동될 수 있는 통로를 제공하는 관형 부재, 및 상기 관형 부재의 단부에 제공되어 상기 통로를 폐쇄 또는 개방하는 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 폐쇄 부재는 상기 미리 설정된 온도 이상에서 열에 의해 변형되어 상기 관형 부재의 상기 통로를 개방할 수 있다.
상기 관형 부재에는 상기 통로의 단면에 비하여 더 작은 단면을 갖는 가스 통로가 형성될 수 있다.
상기 관형 부재의 단면은 장방형일 수 있다.
상기 본방과 상기 첨가제방은 각각의 내부 공간이 서로 밀착되어 연통되게 배치되고, 상기 연결부는 상기 본방과 상기 첨가제방을 서로 분리시키는 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 폐쇄 부재는 상기 미리 설정된 온도 이상에서 열에 의해 변형되어 상기 본방과 상기 첨가제방이 연통되게 할 수 있다.
상기 폐쇄 부재는 필름으로 만들어질 수 있다.
상기 필름은 2장일 수 있다.
상기 필름은 폴리에틸렌계 수지로 형성될 수 있다.
상기 폐쇄 부재는 바이메탈로 만들어질 수 있다.
상기 폐쇄 부재는 온도가 상승하면 길이가 늘어나는 재료로 형성되는 한 쌍의 게이트 부재 및 상기 한 쌍의 게이트 부재의 양 단부를 서로 밀착되게 고정하는 고정 부재를 포함할 수 있다.
상기 폐쇄 부재는, 미리 결정된 온도 이상이 되면 강성이 작아져 원래의 위치에서 이탈될 수 있는 재료로 만들어지는 막 부재를 포함할 수 있다.
상기 본방 및 상기 첨가제방은 가요성 케이스에 의해서 형성될 수 있다.
상기 리튬 이차전지가 사용되는 상태에서 상기 첨가제방은 상기 본방에 대해서 중력 작용 방향의 반대 방향 측에 위치될 수 있다.
상기 첨가제방의 부피는 상기 본방의 부피의 5 ~ 30 %일 수 있다.
상기 첨가제는, 불소계 난연성 솔벤트, 비페닐(BP), 시클로헥실벤젠(CHB), 디페닐에테르(DPE), HmTP(haxamethoxy cyclo tri-phoaphazene), HoTP, 4클로로톨루엔(4CT), 4플루오로톨루엔(4FT), 디플루오로아니솔(DFA), 아세틸렌블랙(AB) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 미리 설정된 온도는 100 ℃ 이상 130 ℃ 미만일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부의 분해도,
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 분해 사시도 및 측면도,
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연결부의 분해 사시도 및 정면도.
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 본발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(10)는 전극 조립체(도시 안됨), 이 전극 조립체와 전해액을 수용하기 위한 본방(22)과 첨가제를 수용하기 위한 첨가제방(24)이 구비되는 케이스(20), 전극 조립체와 연결되며 가요성 케이스(20) 외부로 돌출되는 한 쌍의 전극 탭(11, 12), 및 본방(22)과 첨가제방(24)을 연통시키기 위한 연결부(30)를 포함한다.
전극 조립체는, 예를 들어 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판, 음극 집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판, 및 양극판과 음극판 사이에 위치하여 양극판과 음극판을 전기적으로 절연시켜 단락을 방지하며 리튬 이온의 이동통로를 제공하기 위한 분리막이 젤리-롤 형상으로 권취 또는 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 양극판은 구리 호일로 형성되고, 음극판은 알루미늄 호일으로 형성되고, 분리막은 부직포 등으로 형성될 수 있다.
케이스(20)는, 예를 들어 가요성의 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 열접착층, 금속층, 및 고분자 수지층을 포함할 수 있다. 케이스(20)에는, 리튬 이차전지(10)의 외부에서 보았을 때 볼록하게 형성되는 본방(22) 및 첨가제방(24)이 구비될 수 있다. 본방(22) 및 첨가제방(24)은 케이스(20) 내부에서 보았을 때, 오목하게 형성되는 부분이 서로 결합되거나, 오목하게 형성되는 부분과 평면인 부분이 서로 결합하여 각각 형성될 수 있다. 그러나, 본방(22) 및 첨가제방(24)은 이와 같이 하나의 케이스(20)에 형성되는 구성에 한정되지 않으며, 독립적인 별개의 케이스에 각각 구성될 수도 있다.
케이스(20)에는, 내부에 전극 조립체 및 전해액을 수용하기 위한 본방(22)이 전극 조립체에 대응하여 케이스(20) 외부에서 보았을 때 볼록하게 형성된다.
또한, 케이스(20)에는, 본방(22)에 이웃하여, 예를 들어 한 쌍의 전극 탭(11, 12)이 케이스(20)로부터 돌출되는 부분에 근접하여 볼록하게 형성되어 내부에 첨가제를 수용하기 위한 첨가제방(24)이 형성된다. 즉, 케이스(20) 내부에서 보았을 때, 본방(22)의 개구부와 첨가제방(24)의 개구부는 동일 평면상에 있다. 첨가제방(24)의 위치는 다양하게 선택될 수 있으며, 본 실시예에서는, 복수의 리튬 이차전지(10)가 전지 모듈 또는 전지 팩을 이루는 경우에 전극 탭(11, 12)이 있는 부분이 위로 가도록 세워지는 것을 상정하여, 첨가제방(24)이 전극 탭(11, 12)이 돌출되는 케이스(20) 부분에 형성되어, 본방(22)보다 더 위쪽에 배치된다. 이와 같은 본방(22)과 첨가제방(24)의 배치관계에 의해서, 첨가제방(24)에 수용되는 첨가제가 중력에 의해서 연결부(30)를 통해 본방(22)으로 이동될 수 있다. 또한, 전극 탭(11, 12)이 측면으로 가는 전지 모듈 또는 전지 팩의 경우에는, 상측에 위치되는 케이스(20)의 부분에 첨가제방(24)이 형성될 수도 있다.
첨가제방(24)의 평면 형상은, 본 실시예에서는 사각형이나, 다른 다각형 또는 원형, 반원형 등도 가능하며, 연결부(30)에 수렴되는, 예를 들어 깔때기 형상의 수렴부를 갖는 다양한 형상도 가능하다. 수렴부를 갖는 형상의 경우, 리튬 이차전지(10)가 세워져서 전지 모듈 또는 전지 팩을 이루는 경우, 첨가제방(24)에 수용되는 첨가제가 잔류하지 않고 연결부(30)로 유동되어 본방(22) 내로 이동될 수 있다.
첨가제방(24)의 체적은 본방(22)의 체적에 비하여 5 ~ 30 % 일 수 있다. 만약 첨가제방(24)의 체적이 5 % 미만이면 전극 조립체가 함침되기 어려우며, 30 %를 초과하면, 케이스(20)가 지나치게 커지게 된다.
첨가제는, 리튬 이차전지의 과충전 방지, 전기분해 지연 또는 난연성 등의 특성을 부가 내지 증가시키는 것으로서, 불소계 난연성 솔벤트, 비페닐(BP), 시클로헥실벤젠(CHB), 디페닐에테르(DPE), HmTP(haxamethoxy cyclo tri-phoaphazene), HoTP, 4클로로톨루엔(4CT), 4플루오로톨루엔(4FT), 디플루오로아니솔(DFA), 아세틸렌블랙(AB) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
연결부(30)는, 이하 설명될 관형 부재와 폐쇄 부재로 구성될 수 있으며, 또는, 만약 본방(22)과 첨가제방(24)이 서로 밀착되는 경우에는, 폐쇄 부재만으로 구성될 수 있다. 연결부(30)는, 즉 온도가 미리 결정된 온도(예를 들어 100 ℃ 이상 130℃ 미만) 이상이면, 열에 의해 변형되어 첨가제방(24)의 첨가제가 본방(22) 내로 이동되는 것을 허여할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해서, 과충전 초기에 본방(22)에서 다량의 열이 발생되어, 미리 결정된 온도에 도달될 때, 연결부(30)가 개방되고, 첨가제가 본방(22) 내로 공급되므로, 첨가제가 포함된 전해액을 이용하는 경우에 비하여, 리튬 이차전지의 출력, 수명 특성 등과 같은 성능의 저하를 억제하면서 첨가제의 기능을 발휘시킬 수 있다.
연결부(30)의 배치 위치는, 도 1에 도시되는 바와 같이 본 실시예에서 첨가제방(24)과 본방(22) 사이, 즉 첨가제방(24)과 본방(22)이 서로 마주 보는 측부 사이에 배치되나, 첨가제방(24)과 본방(22)을 연통시킬 수 있는 위치이면 다양하게 선택될 수 있으며, 예를 들어, 첨가제방(24)과 본방(22)이 서로 마주 보지 않는 측부를 연결할 수도 있다. 또한, 연결부(30)의 형상이 직선형 이외의, 예를 들어 'ㄱ' 또는 'ㄷ' 자 형상도 가능하다.
또한, 연결부(30)의 이하 설명될 관형 부재는 케이스(20) 내측에 배치되어 케이스(20)에 의해서 피복될 수도 있으며, 이와 같은 경우, 전해액이 첨가제방(24) 또는 본방(22)에서 유출되는 것이 방지될 수 있다.
전술된 바와 같은 구성을 갖는 리튬 이차전지(10)는, 과충전 초기의 온도 상승에 의해서 연결부(30)가 열에 의해 변형되어 첨가제방(24)의 첨가제의 본방(22) 내로의 이동을 허여하기 때문에, 첨가제의 기능을 발휘시키면서도, 리튬 이차전지의 통상 이용시의 성능 저하를 억제할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리튬 이차전지(10)의 연결부(30)를 구성하는 관형 부재 및 폐쇄 부재에 대해서 설명한다. 또한, 연결부(30)가 폐쇄 부재만으로 구성되는 경우에도, 도 2 내지 도 4에 도시되는 폐쇄 부재와 동일한 원리의 유사한 구성을 갖는 폐쇄 부재가 이용될 수 있음은 자명하다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 부재 및 폐쇄 부재의 조립 전 측면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연결부(30)의 관형 부재(32)는 일단부는 첨가제방(24)에 연결되고 다른 일단부는 본방(22)에 연결된다. 연결부(30)의 내부에는 통로(34)가 형성되어 있어, 첨가제방(24)과 본방(22)을 연통시킨다.
관형 부재(30)의 일단 또는 다른 일단에는 폐쇄 부재(40)가 마련된다. 폐쇄 부재(40)는 관형 부재(30)의 통로(34)를 폐쇄하고, 미리 결정된 온도 이상이 되면 통로(34)를 개방할 수 있다. 본 실시예에서, 폐쇄 부재(40)는 2 개의 필름(41)을 포함한다. 필름(41)은 폴리에틸렌계 수지로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니며, 관형 부재(32)의 일단에 본딩 등에 의해서 고정적으로 연결된다. 본딩 재질은 전해액 및 첨가제와 반응하지 않는 것일 수 있다. 미리 결정된 온도 이상이 되면, 필름(41)은 열에 의해서 약해져 파단될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 폐쇄 부재(40)는 2 개의 필름으로 구성되어 있어, 리튬 이차전지(10)의 온도가 상승되어 압력 증가로 인해 하나의 필름(41)이 파단 되더라도, 나머지 다른 하나의 필름(41)이 남아 있어, 미리 결정된 온도 이상이 될 때에 첨가제 공급이 이루어지므로, 과충전 등과 같은 안전 문제가 발생되는 경우에만 본방(22) 내로의 첨가제 투입이 이루어질 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 다른 실시예에 따른 폐쇄 부재(40a)가 도시된다. 도 2의 (a)에 도시된 폐쇄 부재(40)와 다른 점은, 2 개의 필름(41) 사이에 이격 부재(42)가 부착되는 점이다. 이격 부재(42)는 필름(41) 각각이 독립적으로 기능할 수 있도록 도와, 미리 결정된 온도 이상에서 첨가제 투입이 이루어질 수 있도록 한다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관형 부재 및 폐쇄 부재의 분해 사시도 및 측면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 관형 부재(32)가 본방(22)과 연결되는 단부에 폐쇄 부재(40b)가 마련될 수 있다. 폐쇄 부재(40b)는 바이메탈로 구성되며, 통로(34)를 폐쇄 또는 개방할 수 있는 밸브부(44) 및 관형 부재(32)에 부착되는 고정부(45)로 나뉠 수 있다. 바이메탈은 2 장의 열팽창 계수가 다른 금속 등이 서로 부착되어 형성되며, 미리 결정된 온도 이상이 되면 도 3의 (b)에 도시되는 바와 같이 화살표 방향으로 휘어 관형 부재(32)에 형성되는 통로(34)를 개방할 수 있다.
또한, 관형 부재(32)의 표면에 대향하는 밸브부(44)의 표면에는 밸브부(44)가 관형 부재(32)에 밀착되었을 때 밀폐성을 높이기 위한 시일링 부재(도시 안됨)가 마련될 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관형 부재 및 폐쇄 부재의 분해 사시도 및 정면도이다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 관형 부재(32)의 본방(22)과 연결되는 단부에 폐쇄 부재(40c)가 마련될 수 있다. 폐쇄 부재(40c)는 한 쌍의 게이트 부재(46) 및 이 게이트 부재(46)의 양 단부를 고정시키는 고정 부재(47)를 포함한다.
게이트 부재(46)는 온도가 상승되면 길이가 늘어나는 재료로 형성되며, 단면은 직사각형일 수 있다. 또는 게이트 부재(46)는 각각의 단면이 서로 맞물리는 오목부와 볼록부를 가질 수도 있다.
고정 부재(47)는 한 쌍의 게이트 부재(46)의 양 단부를 서로 밀착시켜 고정할 수 있는 단면이 사각형인 수지 링일 수 있으며, 관형 부재(32)의 단부에 본딩 등에 의해서 부착될 수 있다. 고정 부재(47)는 게이트 부재(46)가 종방향으로 늘어날 때 관형 부재(32)에 고정되어 있으므로, 게이트 부재(46)가, 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이 횡방향으로 이동될 수 있어, 게이트 부재(46)가 통로(34)를 개방할 수 있다.
또한, 폐쇄 부재는 미리 결정된 온도 이상으로 온도가 상승되면 강성을 잃거나, 원래의 위치에서 이탈될 수 있는 재료, 예를 들어 형상 기억 합금 등으로 형성되는 막 부재(도시 안됨)일 수도 있다. 이 경우, 막 부재의 일 부분은 관형 부재의 단부 또는 케이스에 부착되고, 다른 부분은 통로를 폐쇄하도록 구성될 수 있으며, 미리 결정된 온도 이상이 되면, 막 부재가 강성을 잃어 원래의 위치에서 이탈됨으로써, 통로가 개방되어 첨가제방의 첨가제가 본방 내로 이동될 수 있다.
또한, 관형 부재(32)의 단면 형상 및 통로(34)의 단면 형상은 위에서 설명된 실시예에서 장방형으로 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
또한, 관형 부재(32)에는 가스 통로(도시 안됨)가 마련될 수 있다. 가스 통로는 첨가제방(24)으로부터 첨가제가 본방(22)으로 이동될 때, 본방(22)에서 발생되는 가스가 첨가제방(24)으로 이동되는 것을 허여하는 통로로 이용될 수 있다. 가스 통로의 단면은 통로(34)의 단면에 비하여 아주 작으며, 통로(34)에 인접하여 형성되어, 폐쇄 부재에 의해서 통로(34)와 함께 폐쇄되거나 개방될 수 있다.
이상 앞에서 설명된 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따르면, 리튬 이차전지의 전해액에 첨가되는 첨가제가, 미리 결정된 온도 이상이 되면 연결부의 열에 의한 변형에 의해서, 본방의 전해액에 투입될 수 있어, 과충전 등에 의해 발생되는 문제를 억제할 수 있음과 동시에, 리튬 이차전지의 통상 사용시 성능 저하를 억제할 수 있다.
본 발명은 실시예를 중심을 설명되었으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다 할 것이다.
또한 본 발명에서 구성요소들을 공지의 기술요소로 치환하여 변형하는 것도 또한 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: 리튬 이차전지
11, 12: 전극 탭
20: 케이스
22: 본방
24: 첨가제방
30: 연결부
32: 관형부재
34: 통로
40, 40a, 40b, 40c: 폐쇄 부재
41: 필름
42: 이격 부재
44: 밸브부
45: 고정부
46: 게이트 부재
47: 고정 부재

Claims (18)

  1. 전극 조립체;
    전해액에 첨가되기 위한 첨가제;
    상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 본방(main chamber);
    상기 첨가제가 수용되는 첨가제방; 및
    상기 본방 및 상기 첨가제방을 연결시키는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 첨가제방과 상기 본방을 연통시켜 상기 첨가제가 상기 첨가제방으로부터 상기 본방으로 이동될 수 있는 통로를 제공하는 관형 부재, 및 상기 관형 부재의 단부에 제공되어 상기 통로를 폐쇄 또는 개방하는 폐쇄 부재를 포함하고,
    상기 폐쇄부재는 바이메탈로 구성되고,
    상기 폐쇄부재는 상기 통로를 폐쇄 또는 개방할 수 있는 밸브부; 및 상기 관형 부재에 부착되는 고정부;를 포함하며, 미리 결정된 온도 이상이 되면 상기 바이메탈로 구성된 상기 밸브부가 휘어져서, 상기 통로가 개방될 수 있는, 리튬 이차전지.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 관형 부재에는 상기 통로의 단면에 비하여 더 작은 단면을 갖는 가스 통로가 형성되는, 리튬 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 관형 부재의 단면은 장방형인, 리튬 이차전지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐쇄 부재는, 상기 미리 결정된 온도 이상이 되면 강성이 작아져 원래의 위치에서 이탈될 수 있는 재료로 만들어지는 막 부재를 포함하는, 리튬 이차전지.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 본방 및 상기 첨가제방은 가요성 케이스에 의해서 형성되는, 리튬 이차전지.
  13. 청구항 1 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 리튬 이차전지가 사용되는 상태에서 상기 첨가제방은 상기 본방에 대해서 중력 작용 방향의 반대 방향 측에 위치되는, 리튬 이차전지.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제방의 부피는 상기 본방의 부피의 5 ~ 30 %인, 리튬 이차전지.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는, 불소계 난연성 솔벤트, 비페닐(BP), 시클로헥실벤젠(CHB), 디페닐에테르(DPE), HmTP(haxamethoxy cyclo tri-phoaphazene), HoTP, 4클로로톨루엔(4CT), 4플루오로톨루엔(4FT), 디플루오로아니솔(DFA), 아세틸렌블랙(AB) 중 어느 하나인, 리튬 이차전지.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 미리 결정된 온도는 100 ℃ 이상 130 ℃ 미만인, 리튬 이차전지.
  17. 전극 조립체;
    전해액에 첨가되기 위한 첨가제;
    상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 본방(main chamber);
    상기 첨가제가 수용되는 첨가제방; 및
    상기 본방 및 상기 첨가제방을 연결시키는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 첨가제방과 상기 본방을 연통시켜 상기 첨가제가 상기 첨가제방으로부터 상기 본방으로 이동될 수 있는 통로를 제공하는 관형 부재, 및 상기 관형 부재의 단부에 제공되어 상기 통로를 폐쇄 또는 개방하는 폐쇄 부재를 포함하고,
    상기 폐쇄 부재는 2개의 필름을 포함하여, 미리 결정된 온도 이상에서 상기 2개의 필름 중 하나의 필름은 변형 또는 파단 되어 상기 통로를 개방하여 상기 첨가제방의 상기 첨가제가 상기 본방으로 이동될 수 있고, 파단 되지 않은 다른 하나의 필름은 상기 통로를 다시 폐쇄할 수 있는, 리튬 이차전지.
  18. 전극 조립체;
    전해액에 첨가되기 위한 첨가제;
    상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 본방(main chamber);
    상기 첨가제가 수용되는 첨가제방; 및
    상기 본방 및 상기 첨가제방을 연결시키는 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 첨가제방과 상기 본방을 연통시켜 상기 첨가제가 상기 첨가제방으로부터 상기 본방으로 이동될 수 있는 통로를 제공하는 관형 부재, 및 상기 관형 부재의 단부에 제공되어 상기 통로를 폐쇄 또는 개방하는 폐쇄 부재를 포함하고,
    상기 폐쇄 부재는 온도가 상승하면 길이가 늘어나는 재료로 형성되는 한 쌍의 게이트 부재 및 상기 한 쌍의 게이트 부재의 양 단부를 서로 밀착되게 고정하는 고정 부재를 포함하며, 미리 결정된 온도 이상이 되면 상기 한 쌍의 게이트 부재가 늘어나서, 상기 통로가 개방될 수 있는, 리튬 이차전지.
KR1020140122824A 2014-09-16 2014-09-16 리튬 이차전지 KR101793435B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140122824A KR101793435B1 (ko) 2014-09-16 2014-09-16 리튬 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140122824A KR101793435B1 (ko) 2014-09-16 2014-09-16 리튬 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160032547A KR20160032547A (ko) 2016-03-24
KR101793435B1 true KR101793435B1 (ko) 2017-11-03

Family

ID=55651434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140122824A KR101793435B1 (ko) 2014-09-16 2014-09-16 리튬 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101793435B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7259691B2 (ja) * 2019-10-08 2023-04-18 トヨタ自動車株式会社 ラミネート構造体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200880A (ja) * 2006-01-04 2007-08-09 Lg Chem Ltd 安全装置を備えた中型又は大型バッテリーパック
JP2013157149A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Toyota Motor Corp 密閉型電池
JP5330847B2 (ja) * 2009-02-03 2013-10-30 三菱重工業株式会社 二次電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200880A (ja) * 2006-01-04 2007-08-09 Lg Chem Ltd 安全装置を備えた中型又は大型バッテリーパック
JP5330847B2 (ja) * 2009-02-03 2013-10-30 三菱重工業株式会社 二次電池
JP2013157149A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Toyota Motor Corp 密閉型電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160032547A (ko) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10141553B2 (en) Secondary battery and battery module having the same
US9136555B2 (en) Rechargeable battery
CN106356490B (zh) 可再充电电池和包括可再充电电池的电池模块
WO2013011915A1 (ja) 二次電池
KR102273768B1 (ko) 이차전지
US11916249B2 (en) Cover assembly of secondary battery and secondary battery
US9640785B2 (en) Embedded frame for pouch-type secondary battery and secondary battery having embedded frame
EP2854201B1 (en) Rechargeable battery
US20140295256A1 (en) Rechargeable secondary battery
KR102263200B1 (ko) 배터리 팩
US10608237B2 (en) Secondary battery
US11522249B2 (en) Pouch-type battery cell including venting member and battery pack including the same
KR101419570B1 (ko) 가스 배출부를 포함하는 파우치형 리튬 이차 전지 및 그 제조방법
US9123929B2 (en) Secondary battery
US10862097B2 (en) Secondary battery
US9455479B2 (en) Rechargable battery having a fuse
KR101793435B1 (ko) 리튬 이차전지
KR20130119556A (ko) 파우치형 이차전지
JP2016009596A (ja) リチウムイオン二次電池
KR102226515B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101174919B1 (ko) 리튬 이차전지
US20150214511A1 (en) Battery pack
US10686173B2 (en) Battery pack comprising fire extinguishing agent
KR20220048791A (ko) 이차전지 및 이차전지의 제조 방법
US20230378599A1 (en) Battery module and battery pack including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right