KR101818630B1 - 안전성이 향상된 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체와 제1 파우치부와 제2 파우치부로 구성된 파우치 외장재를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 제1 파우치부에 제1 전극리드가 부착되고, 제2 파우치부에 제 2 전극리가 부착되 이루어진 이중의 전극리드를 포함하는 이차전지는 과충전시 발생하는 스웰링이나 압력에 의한 부피팽창 현상을 이용하여 전류를 차단시켜 더 이상의 충전을 방지할 수 있으며, 더 나아가 부가적인 반응으로 압력이 증가할 경우 이중의 전극리드의 각각의 내면 리드부로 벤팅(venting)이 발생하게 되어 파우치로 구성된 배터리 셀, 모듈 및 팩의 안정성을 높여 전지의 수명을 증가시킬 수 있다.

Description

안전성이 향상된 이차전지{SECONDARY BATTERY WITH IMPROVED STABILITY}
본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양극/음극의 전극리드의 구조를 변경하여 이차전지의 과충전시 팽창이나 압력에 의한 부피팽창으로 인하여 전류를 차단시킴으로써 셀, 모듈 및 팩의 안전성을 향상시킨 이차전지에 관한 것이다.
리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자 전지, 슈퍼 캐패시터(전기이중층캐패시터 및 유사캐패시터)를 포함하는 이차전지는 전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제에 대처하기 위하여, 하이브리드 전기 자동차(HYBRID ELECTRIC VEHICLE)나 전기 자동차(ELECTRIC VEHICLE), 및 연료전지 자동차(FUEL CELL VEHICLE)의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.
이차전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-금속 하이드라이드(Ni-MH) 전지, 리튬(Li) 이차전지 등으로 분류할 수 있다. 이중에서 리튬 이차전지는 다른 이차전지에 비해 작동 전압과 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 많은 이점이 있다.
일반적으로 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 전극조립체에 전해질이 함침된 상태로 케이스에 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전극조립체는 긴 시트형의 집전체 호일(foil) 양면에 전극 활물질을 도포한 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태로 둥글게 권취한 젤리-롤형과 일정한 단위 크기의 집전체 호일 양면에 전극 활물질을 도포한 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 형태로 순차적으로 적층한 스택형으로 구분된다. 이러한 전극조립체를 전지케이스에 내장한 형태에 따라 이차전지를 분류하기도 하는데, 원통형의 금속캔에 내장한 원통형 전지, 각형의 금속 캔에 내장한 각형 전지 및 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장한 파우치형 전지가 있다.
한편, 이차전지의 주류를 이루고 있는 리튬 이차전지는 안전성이 낮다는 단점이 있다. 예를 들어, 전지가 대략 4.5 V 이상으로 과충전되는 경우에는 양극 활물질의 분해반응이 일어나고, 음극에서 리튬 금속의 수지상 (dendrite) 성장과 전해액의 분해반응 등이 일어난다. 이러한 과정에서 열이 수반되어 상기와 같은 분해반응과 다수의 부반응들이 급속히 진행되며, 급기야는 전지의 발화 및 폭발이 유발되기도 한다. 또한, 리튬 이차전지에서 전지 밀폐 후 첫 충전시 전지 내부에서 많은 가스가 발생하게 된다. 이러한 가스 발생은 전극과 고분자 전해질 층 사이에 기포 발생을 야기하여 접촉불량으로 인한 전지성능의 급격한 저하를 초래한다.
따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해 전해질에 첨가제를 추가하거나 CID(current interruptive device)와 같은 장치를 구비하여 이차전지의 비정상적인 작동시 전류를 차단하고 내압을 해소하려는 시도가 있으나, 상기 첨가제는 이차전지의 성능에 악영향을 미치며, CID와 같은 장치를 구비하는 경우에는 이차전지의 제조 단가가 크게 증가할 뿐만 아니라, 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
따라서, 파우치형 이차전지에 있어서, 과충전시 안전성을 높일 수 있는 이차전지에 대한 개발이 필요한 시점이다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 과충전을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수납하고, 제1 파우치부 및 제2 파우치부로 구성되어 상기 제1 파우치부와 상기 제2 파우치부가 각각의 실링부에 의해 서로 접착되는 파우치 외장재;를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 전극 조립체로부터 연장되며, 상기 제1 파우치부와 부착되어 형성되는 제1 전극리드; 상기 제2 파우치부와 부착되며, 상기 파우치 외장재의 외부로 돌출되어 형성되는 제2 전극리드; 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제1 실링 부재; 및 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 전기적으로 연결시키는 필름형 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지가 제공된다.
여기서, 상기 필름형 연결부재의 일측 끝단은 상기 제1 전극리드와 부착되고, 상기 필름형 연결부재의 타측 끝단은 상기 제2 전극리드와 부착되는 것일 수 있다.
이때, 상기 필름형 연결부재는 플렉서블(flexible)한 것일 수 있다.
그리고, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 상기 필름형 연결부재의 일측 끝단과 상기 제1 전극리드가 부착된 부위 또는 상기 필름형 연결부재의 타측 끝단과 상기 제2 전극리드가 부착된 부위가 떨어질 수 있다.
그리고, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 상기 필름형 연결부재의 소정 부분에서 파단이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 제1 실링 부재는, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 파단되는 것일 수 있다.
한편, 상기 제1 실링 부재는, 상기 필름형 연결부재와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 외측에 위치하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 필름형 연결부재와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 내측에 위치하고, 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제2 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 실링 부재는, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 파단되는 것일 수 있다.
한편, 상기 제1 파우치부와 상기 제1 전극리드 사이 및 상기 제2 파우치부와 상기 제2 전극리드 사이에 각각 형성된 제3 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 조립체와 제1 파우치부와 제2 파우치부로 구성된 파우치 외장재를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 제1 파우치부에 제1 전극리드를 형성하고, 제2 파우치부에 제 2 전극리드를 형성시킴으로써 이중의 전극리드를 배치시킨 이차전지는 과충전시 발생하는 스웰링이나 압력에 의한 부피팽창 현상을 이용하여 전류를 차단시켜 더 이상의 충전을 방지할 수 있으며, 더 나아가 부가적인 반응으로 압력이 증가할 경우 이중의 전극리드의 각각의 내면 리드부로 벤팅(venting)이 발생하게 되어 파우치로 구성된 배터리 셀, 모듈 및 팩의 안정성을 높여 전지의 수명을 증가시킬 수 있다.
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.
도 1은 종래의 전극리드부의 구조를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 이중으로 연결된 전극리드부의 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이차전지의 과충전시 전류차단 및 이에 따른 부가반응에 의한 팽창시 발생하는 벤팅(venting) 메카니즘을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 이중으로 연결된 전극리드부의 구조를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수납하고, 제1 파우치부 및 제2 파우치부로 구성되어 상기 제1 파우치부와 상기 제2 파우치부가 각각의 실링부에 의해 서로 접착되는 파우치 외장재;를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 전극 조립체로부터 연장되며, 상기 제1 파우치부와 부착되어 형성되는 제1 전극리드; 상기 제2 파우치부와 부착되며, 상기 파우치 외장재의 외부로 돌출되어 형성되는 제2 전극리드; 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제1 실링 부재; 및 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 전기적으로 연결시키는 필름형 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지가 제공된다.
이차전지가 과충전될 경우에는 양극에서 전해질의 분해가 발생하게 되고, 음극에서는 리튬 금속이 석출된다. 이로 인해, 전지의 특성이 열화되고, 전극의 발열이나 발화로 인해 가스가 발생하게 된다. 과전압에 의한 전해질의 분해로 발생되는 가스 등에 의해 전지 내부의 압력이 급격히 증가하게 되고, 전지가 부풀어 오르는 스웰링 현상이 발생하게 된다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 양극리드 및 음극리드를 포함하는 전극리드를 이중으로 연결하는 구조를 포함한다. 이에 따라, 이차전지의 과충전시 발생하는 전해액 기화 가스로 인한 셀 내부의 팽창 힘이 상대적으로 취약한 이중의 전극리드의 연결부재에 집중하게 된다. 이렇게 집중된 힘에 의해 이중의 전극리드의 연결부재 부위가 떨어지거나 파단되어 충전 전류를 차단함으로써, 더 이상의 충전을 방지할 수 있다.
더 나아가 부가적인 반응으로 이차전지의 압력이 더 증가할 시에는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제1 실링 부재가 파단됨으로써 파우치형 전지 케이스 외부로 벤팅(venting)이 발생되어 파우치로 구성된 배터리 셀, 모듈 및 팩의 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 전극리드부의 구조를 예시한 도면이다.
일반적으로 종래의 전극리드부의 구조는 도 1에 나타낸 바와 같이, 전극리드(10)와 내부 셀(14)을 수용하는 파우치 외장재(12)로 이루어져 있으며, 상기 전극리드(10)는 파우치 외장재(12)와 실링부로 연결되어 있으며, 파우치 외장재(12)의 외부로 일부가 노출되어 있다.
본 발명에 따르면, 도 2에서 보듯이, 전극리드(10)가 리드 간을 전기적으로 연결시키는 필름형 연결부재(13)에 의하여 연결되어 개선된 구조를 이루고 있다. 즉, 본 발명에서는 전극 조립체, 제1 파우치부와 제2 파우치부로 구성된 파우치 외장재를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, 제1 파우치부에 제1 전극리드가 부착되어 형성되고, 제2 파우치부에 제 2 전극리드가 부착되어 형성된다.
전지로서 올바르게 작동되기 위해서는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 전기적으로 연결이 되어야 한다. 그러나 본 발명에서는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드는 그 사이에 개재되어 형성된 제1 실링 부재(11)에 의해 직접적으로 접촉되는 것이 차단된다. 그래서, 본원에서는 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 전기적으로 연결시키기 위해, 필름형 연결부재(13)가 사용된다.
평상시에는 상기 필름형 연결부재(13)에 의해 제1 전극리드와 제2 전극리드가 전기적으로 접촉이 되어 있어, 전지의 정상적인 작동이 가능하다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 필름형 연결부재(13)의 일측 끝단은 상기 제1 전극리드와 부착되고, 상기 필름형 연결부재(13)의 타측 끝단은 상기 제2 전극리드와 부착되어 형성된다.
여기서, 상기 필름형 연결부재(13)는, 도 2에 도시된 바와 같이 굴곡면을 형성할 수 있도록 전도성의 플렉서블(flexible)한 금속 또는 비금속 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 필름형 연결부재(13)는, 전도성을 가진 것이라면 한정되지 않고, 금속 필름, 전도성 고분자 필름, 전도성 무기물 필름 등의 재질이 사용 가능하다.
한편, 상기 제1 전극리드와 제2 전극리드를 전기적으로 연결시키는 방안으로, 본원과 같이 필름형 연결부재를 사용하지 않고, 상기 각각의 전극리드가 서로 대응되는 부위 중, 소정 부분의 용접을 통해 부착시킴으로써 전기적으로 연결시키게 되면, 이차전지에 진동충격이 가해질 때 충격에 의해, 상기 용접부가 파손될 수 있다. 이때, 제1 전극리드와 제2 전극리드간의 전기적 연결이 끊어짐으로써, 전지의 정상적인 작동 중에도 전기흐름이 차단될 수 있는 문제가 있다.
하지만, 본원과 같이 필름형 연결부재(13)가 상기 제1 및 제2 전극리드를 전기적으로 연결하게 되면, 전지의 정상작동 중에 진동충격이 가해지더라도, 상기 필름형 연결부재(13)는 충격을 완화시킬 수 있는 완충작용을 하기 때문에, 전극리드간의 전기적 연결이 끊어질 가능성이 현저하게 줄어들게 되는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이차전지의 과충전시 전류차단 및 이에 따른 부가반응에 의한 팽창시 발생하는 벤팅(venting) 메카니즘을 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이차전지의 과충전시 발생하는 전해액 기화 가스에 의해 파우치 외장재(12)의 내부가 팽창하게 되며, 이러한 팽창된 힘은 상대적으로 취약한 강도를 가지는 전극리드(10)의 필름형 연결부재(13)에 집중하게 된다. 상기 필름형 연결부재(13)에 집중된 힘은 필름형 연결부재(13)의 소정 부분에서 파단이 발생됨으로써 충전 전류를 차단하여 더 이상의 충전을 방지할 수 있게 한다.
이때, 상기 필름형 연결부재(13)는 상기 파우치 외장재(12) 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 소정 부분에서 파단이 발생할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 파우치 외장재(12) 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상대적으로 취약한 강도를 가지는 필름형 연결부재의 일측 끝단과 제1 전극리드가 부착된 부위가 압력에 의해 떨어지거나, 필름형 연결부재의 타측 끝단과 제2 전극리드가 부착된 부위가 압력에 의해 떨어짐으로써 충전 전류를 차단할 수도 있다.
나아가, 부가적인 반응에 의해 파우치 외장재(12)의 내압이 더 증가하게 되면, 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 상기 제1 실링 부재(11)가 파단되어, 이차전지의 내부가 개방됨으로써, 파우치형 이차전지 케이스 외부로 가스의 벤팅이 일어날 수 있다.
이때, 상기 제1 실링 부재(11)는, 상기 파우치 외장재(12) 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면 상기 압력에 의해 파단되며, 이로써 이차전지의 내부가 개방될 수 있다.
한편, 도 2에서는, 상기 제1 실링 부재(11)가, 상기 필름형 연결부재(13)와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 외측에 위치하는 경우를 도시하고 있는데, 본 발명이 반드시 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 제1 실링 부재(11)가, 상기 필름형 연결부재(13)보다 내측에 위치할 수도 있는데, 이 경우, 이차전지 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 먼저 제1 실링 부재(11)가 파단된 후, 내부 압력이 더 증가하게 되면, 필름형 연결부재(13)의 파단 또는 전극리드와의 부착부분에서 상기 필름형 연결부재(13)가 떨어지게 되어 전기적 연결이 차단된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 이중으로 연결된 전극리드부의 구조를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 실링 부재(11)가, 필름형 연결부재(13)와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 외측에 위치하는 경우, 상기 필름형 연결부재(13)보다 내측에 위치하고, 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제2 실링 부재(11')를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 실링 부재(11')는 파우치 외장재가 더욱 견고하게 실링될 수 있도록 하고, 특히, 상기 필름형 연결부재(13)에 가해질 수 있는 진동충격을 흡수하는 역할을 하기 때문에, 전지의 정상 작동 중에는 필름형 연결부재(13)가 파손되지 않도록 한다.
여기서, 상기 제2 실링 부재(11')는 제1 실링 부재(11)와 마찬가지로, 파우치 외장재 내부의 압력이 소정의 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 파단되는 것일 수 있다.
한편, 상기 제1 파우치부와 상기 제1 전극리드 사이 및 상기 제2 파우치부와 상기 제2 전극리드 사이에는, 각각의 원활한 밀봉을 위해 형성된 제3 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에서의 제1 파우치부와 제2 파우치부가 서로 접착되는 실링부, 제1 전극리드와 제2 전극리드간의 전기적 접촉을 방지하는 제1 실링 부재와 제2 실링 부재 및 파우치부와 전극리드 사이에 형성되는 제3 실링 부재는 당 분야에서 통상적으로 사용하는 재료로서, 전도성을 지니지 아니하는 것이라면 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에서 사용되는, 양극, 음극, 분리막, 전해액, 파우치 외장재 등은 당해 분야에 공지되어 있는 공정 및/또는 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 전극-분리막 조립체를 이루는 양극, 음극 및 분리막은 리튬이온 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.
구체적으로, 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 양극과 음극 사이에서 상기 전극들을 절연시키는 분리막으로는 통상 알려진 폴리올레핀계 분리막이나, 상기 올레핀계 기재에 유, 무기 복합층이 형성된 복합 분리막 등을 모두 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
상기와 같은 구조로 이루어진 전극 조립체를 파우치 외장재에 수납한 다음, 전해액을 주입하여 전지를 제조한다.
본 발명에 따른 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해질로서, 이는 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다.
상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑 (franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
또한, 본 명세서에서 상하, 좌우, 전후 등과 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위해 상대적인 위치를 나타내는 것일 뿐, 관측자의 관측 위치나 각 구성요소의 배치 형태에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10: 전극리드
11: 제1 실링 부재, 11': 제2 실링 부재
12: 파우치 외장재
13: 필름형 연결부재
14: 내부 셀

Claims (10)

  1. 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수납하고, 제1 파우치부 및 제2 파우치부로 구성되어 상기 제1 파우치부와 상기 제2 파우치부가 각각의 실링부에 의해 서로 접착되는 파우치 외장재;를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서,
    상기 전극 조립체로부터 연장되며, 상기 제1 파우치부와 부착되어 형성되는 제1 전극리드;
    상기 제2 파우치부와 부착되며, 상기 파우치 외장재의 외부로 돌출되어 형성되는 제2 전극리드;
    상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제1 실링 부재; 및
    상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드를 전기적으로 연결시키는 필름형 연결부재;를 더 포함하고,
    상기 필름형 연결부재의 일측 끝단은 상기 제1 전극리드와 부착되고, 상기 필름형 연결부재의 타측 끝단은 상기 제2 전극리드와 부착되며,
    상기 필름형 연결부재는 플렉서블(flexible)하고, 굴곡면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 상기 필름형 연결부재의 일측 끝단과 상기 제1 전극리드가 부착된 부위 또는 상기 필름형 연결부재의 타측 끝단과 상기 제2 전극리드가 부착된 부위가 떨어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 상기 필름형 연결부재의 소정 부분에서 파단이 발생하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실링 부재는, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 파단되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실링 부재는, 상기 필름형 연결부재와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 필름형 연결부재와 비교하여 상기 파우치형 이차전지의 내측에 위치하고,
    상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에 개재되어 형성된 제2 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 실링 부재는, 상기 파우치 외장재 내부의 압력이 임계치를 초과하게 되면, 상기 압력에 의해 파단되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파우치부와 상기 제1 전극리드 사이 및 상기 제2 파우치부와 상기 제2 전극리드 사이에 각각 형성된 제3 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
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