KR102020543B1 - 저융점 합금을 포함하는 전지케이스 및 그것을 포함하고 있는 전지셀 - Google Patents

저융점 합금을 포함하는 전지케이스 및 그것을 포함하고 있는 전지셀 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 파우치형 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 외주면이 열융착 실링되어 있는 전지셀로서, 상기 전지케이스는 고분자 수지로 이루어진 최외층, 외부 물질의 유입을 차단하는 금속으로 이루어진 차단층, 및 열융착성 수지를 포함하는 실란트층 순서로 적층되어 있는 구조의 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체 수납부를 포함하고 있으며, 상기 실란트층의 적어도 일부는 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상은 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

저융점 합금을 포함하는 전지케이스 및 그것을 포함하고 있는 전지셀 {Battery Case Having Alloy of Low Melting Point and Battery Cell Comprising the Same}
본 발명은 저융점 합금을 포함하는 전지케이스 및 그것을 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이중, 파우치형 전지는 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하기 때문에 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 다수의 전극 탭들(21, 22)이 돌출되어 있는 스택형 전극조립체(20), 전극 탭들(21, 22)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(30, 31), 및 전극 리드(30, 31)의 일부가 외부로 노출되도록 스택형 전극조립체(20)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(40)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전지케이스(40)는 스택형 전극조립체(20)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(41)를 포함하는 하부 케이스(42)와 그러한 하부 케이스(42)의 덮개로서 스택형 전극조립체(20)를 밀봉하는 상부 케이스(43)로 이루어져 있다. 상부 케이스(43)와 하부 케이스(42)는 스택형 전극조립체(20)를 내장한 상태에서 열융착되어 전지케이스(40) 외주면을 따라 실링부(도시되지 않음)를 형성한다.
그러나, 파우치형 이차전지(10)는 전지케이스(20)의 수납부에 전극조립체(30)를 장착한 상태에서 전지케이스(20) 외주면의 접촉부위를 상호 열융착시켜 제조되는 바, 이러한 이차전지는 내부 단락, 과충전, 고온에의 노출 등의 비정상적인 작동 상태에 이르게 되면, 열융착된 밀봉부가 용융되기 전에 내부 전해액이 분해되면서 고압의 가스가 발생하게 된다. 발생된 고압 가스는 전지 케이스의 변형을 유발하고 전지의 수명을 단축시킬 수 있으며, 심각하게는 전지의 발화 내지 폭발을 초래할 수 있다.
따라서, 이러한 고압 가스 발생시 전지의 발화 내지 폭발을 방지하고 효율적으로 가스를 방출하기 위한 다양한 시도들이 행해진 바 있다. 예를 들어, 전극조립체를 내장한 라미네이트 필름의 외주부를 열융착하여 밀봉하는 전지에 있어서, 열융착되는 라미네이트 필름 외주부의 일측에 열융착 조건을 달리하거나, 열융착되는 실링부의 폭을 상대적을 작게 하는 등 가스 방출기구를 구비하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술은 고압 가스를 방출하기 위하여 열융착되는 실링부의 특정 부분에 대한 밀봉력을 약화시킨 것에 불과하므로, 반복적인 충방전 과정에서 밀봉력이 약화된 특정 부분을 통한 전지셀 내부로의 수분 침투 및 전해액의 누액이 우려된다는 문제점이 있다.
따라서, 수분의 침투 및 전해액의 누액 현상을 방지하면서도 예기치 못한 상황 전개로 인해 발생할 수 있는 고압 가스를 효율적으로 방출함으로써, 전지셀의 발화 내지 폭발이 발생하는 것을 미연에 방지하여, 전지의 수명 및 안정성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지케이스의 실란트층의 적어도 일부가 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상이 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어짐으로써, 이차전지의 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동시에 전극 표면의 부반응 내지 전해액 성분 일부가 기화하는 등의 이유로 발생되는 전지셀 내부의 고압 가스를 합금 벤팅부를 통해 효율적으로 방출함으로써, 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 안전성을 향상시키는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지셀은,
파우치형 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 외주면이 열융착 실링되어 있는 전지셀로서,
상기 전지케이스는 고분자 수지로 이루어진 최외층, 외부 물질의 유입을 차단하는 금속으로 이루어진 차단층, 및 열융착성 수지를 포함하는 실란트층 순서로 적층되어 있는 구조의 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체 수납부를 포함하고 있으며,
상기 실란트층의 적어도 일부는 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상은 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 실란트층의 적어도 일부가 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상이 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어질 경우, 이차전지의 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동시에 전극 표면의 부반응 내지 전해액 성분 일부가 기화하는 등의 이유로 발생되는 전지셀 내부의 고압 가스를 합금 벤팅부를 통해 효율적으로 방출함으로써, 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 안전성을 향상시키는 효과를 발휘한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 상부 커버 및 하부 본체를 포함하고 있을 수 있고, 상세하게는 상기 상부 커버는 평면 시트형성으로 이루어질 수 있으며, 상기 하부 본체에는 전극조립체를 수용하는 수납부가 형성되어 있을 수 있고, 상기 전지케이스는 상부 커버와 하부 본체의 각각의 일측 단부가 서로 연결되어 있는 일체형일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 최외층의 고분자 수지는 ONy(연신 나일론) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 차단층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 실란트층의 열융착성 수지는 폴리에틸렌 수지(polyethylene), 아이오노머 수지 및 CPP(무연신 폴리프로필렌)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 열융착성 수지는 용융점이 섭씨 130도 이상 내지 섭씨 180도 이하일 수 있고, 상세하게는 섭씨 160도 내지 섭씨 170도일 수 있으며, 더욱 상세하게는 섭씨 165도일 수 있다.
한편, 종래기술의 파우치형 전지셀 분야에서, 과열 등으로 인해 전지 내부에 발생된 가스를 외부로 배출하기 위한 기술로 전지케이스의 라미네이트 시트의 상하 실란트층들 사이에 융점이 낮은 칩 모양의 합금이 삽입된 구조가 개시된 바 있다.
그러나, 종래기술의 상하 실란트층들 사이에 융점이 낮은 칩 모양의 합금이 삽입되어 있는 구조는 가스가 배출될 수 있는 온도를 제어하기 매우 까다로운 어려운 문제점이 있다. 즉, 상하층의 실란트층들 사이에 위치한 저융점 합금이 설정된 온도에서 용융되더라도, 가스 배출이 일어나기 위해서는 결국 용융접합된 상하 실란트층들이 분리 되어야 하는 바, 예를 들어, 가스 배출이 일어나는 섭씨 127도에 가까운 융점을 가진 합금을 사용하더라도, 실란트층들이 분리가 일어날 수 있도록 가스가 다량 발생되어 전지 내압이 소정압력까지 커질 때, 가스 배출이 일어날 수 있으므로, 설정된 온도에서 가스 배출이 일어나도록 제어하기 어려운 문제점이 있다.
반면에, 본 발명은 가스가 발생되는 특정 온도에서 가스 배출이 이루어질 수 있도록, 실란트층의 일부를 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 대체함으로써, 가스가 발생되는 특정 온도에서 저융점 합금이 용융되고, 용융된 합금 벤팅부의 접합이 해지되면서 내부 가스의 배출이 이루어질 수 있다. 결론적으로, 본 발명의 전지셀은 종래기술 보다 온도 신뢰성이 우수하다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 저융점 합금이 섭씨 94도 이상 내지 섭씨 130도 미만의 융점을 가진 합금일 수 있고, 구체적으로, 상기 저융점 합금은 원소 Bi, Pb, Si, Sn, Zn, 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 원소들을 포함하고 있을 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 저융점 합금은 원소 Bi 및 Pb로 이루어져 있을 수 있고, 상기 원소 Bi : Pb의 함량 비율은 50 : 50 내지 60 : 40일 수 있으며, 더욱 상세하게는 55.5 : 44.5일 수 있고, 이때 저융점 합금의 융점은 섭씨 124도일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 저융점 합금은 원소 Pb, Sn 및 Bi로 이루어져 있을 수 있고, 상기 원소 Pb : Sn : Bi의 함량 비율은 25 : 25 : 50 내지 28 : 22 : 50일 수 있으며, 이때 저융점 합금의 융점은 섭씨 94도 내지 98도일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 합금 벤팅부의 형성 면적은, 열융착 이전에 실란층을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 전체 면적을 기준으로 50% 이상으로 형성될 수 있고, 더욱 상세하게는 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 전체 면적을 기준으로 80% 내지 95%로 형성될 수 있다. 또한, 상기 합금 벤팅부는 실란트층의 외주 단부로부터 전극조립체 수납부 쪽으로 연장 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 합금 벤팅부는, 열융착 이전에 실란층을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 전반에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 합금 벤팅부는 전극조립체 수납부의 외주면의 전체 외주 길이의 5% 내지 30% 범위에 연속하여 형성된 구조일 수 있다. 이때, 상기 합금 벤팅부는 평면상으로 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 폭 방향으로 전반에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 합금 벤팅부는 양극리드와 음극리드 사이에 대응하는 위치의 전지케이스의 일측 단부에 연속하여 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 합금 벤팅부는 양극리드와 음극리드가 각각 형성되어 있는 전지케이스의 일측 단부로부터 수직으로 연장되어 있는 전지케이스의 일측 단부에 위치하는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은, 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. 구체적으로, 디바이스는 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명의 전지셀은, 전지케이스의 실란트층의 적어도 일부가 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상이 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 형성 됨으로써, 이차전지의 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동시에 전극 표면의 부반응 내지 전해액 성분 일부가 기화하는 등의 이유로 발생되는 전지셀 내부의 고압 가스를 합금 벤팅부를 통해 효율적으로 방출함으로써, 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 안전성을 향상시키는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합금 벤팅부가 형성된 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 3은 도 2의 전지셀의 일부분을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 4는 도 2의 전지셀을 나타낸 모식적 단면도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 합금 벤팅부가 형성된 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 6은 도 5의 전지셀의 일부분을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합금 벤팅부가 형성된 전지셀의 평면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지셀의 일부분을 나타낸 단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 전지셀을 나타낸 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 전지셀(100A)는 파우치형 전지케이스(110)에 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되어 있고, 전지케이스(110)의 외주면이 열융착 실링되어 실링부(125)가 형성되어 있다.
도 3을 참조하면, 이러한 전지케이스(110)는 고분자 수지로 이루어진 최외층들(130, 131), 외부 물질의 유입을 차단하는 금속으로 이루어진 차단층들(132, 133), 및 열융착성 수지(144)를 포함하는 실란트층들(134, 135) 순서로 적층되어 있는 구조의 라미네이트 시트로 이루어져 있다.
이러한 실란트층들(134, 135)의 적어도 일부는 열융착성 수지(144) 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부(200)로 이루어져 있고, 합금 벤팅부(200)가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상은 최외층들(130, 131)의 고분자 수지, 차단층들(132, 133)의 금속, 및 합금 벤팅부(200)의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 전지셀(100A)은 이차전지의 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동시, 전지의 발열 현상이 심해짐에 따라 실란트층들(134, 135) 보다 먼저 저융점 합금으로 이루어진 합금 벤팅부(200)가 용융되고, 전극 표면의 부반응 내지 전해액 성분 일부가 기화하는 등의 이유로 발생된 고압 가스의 내압에 의해 용융된 합금 벤팅부의 접합이 분리되면서 발생된 가스가 배출된다.
도 4를 참조하면, 전지케이스(110)는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 상부 커버(116) 및 하부 본체(117)를 포함하고 있고, 이때 상부 커버(116)는 평면 시트형상으로 이루어져 있으며, 하부 본체(117)에는 전극조립체(220)를 수용하는 수납부(115)가 형성되어 있다.
다시 도 3을 참조하면, 도 3의 전지케이스(100)의 최외층들(130, 131)의 고분자 수지는 ONy(연신 나일론)이고, 차단층들(132, 133)은 알루미늄으로 이루어져 있으며, 실란트층들(134, 135)의 열융착성 수지는 CPP(무연신 폴리프로필렌)로 이루어져 있다. 이때, CPP(무연신 폴리프로필렌)의 용융점은 섭씨 165도이다.
또한, 실란트층들(134, 135)에 형성된 합금 벤팅부(200)의 저융점 합금은 원소 Bi 및 Pb로 이루어져 있고, 원소 Bi : Pb의 함량 비율은 55.5 : 44.5이며, 이러한 저융점 합금의 융점은 섭씨 124도이다.
도 2의 전지셀(100A)의 합금 벤팅부(200)는, 열융착 이전에 실란층(134)을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부(115)의 외주면인 실링 예정부위(160)의 전반(Y)에 형성되어 있다.
이러한 구조로 인해, 가스가 발생되는 특정 온도에서 저융점 합금이 용융되고, 용융된 합금 벤팅부의 접합이 분리되면서 내부 가스의 배출이 이루어질 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 합금 벤팅부가 형성된 전지셀을 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 전지셀의 일부분을 나타낸 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5와 도 6을 함께 참조하면, 전지셀(100B)은 합금 벤팅부(200)의 형성 면적(A1)은, 열융착 이전에 실란트층(134)을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부(115)의 외주면인 실링 예정부위(P)의 전체 면적(A2)을 기준으로 50%로 형성되어 있고, 또한, 합금 벤팅부(200)는 실란트층들(134, 135)의 외주 단부로부터 전극조립체 수납부(115) 쪽으로 연장 형성되어 있다.
이때, 합금 벤팅부(200B)의 저융점 합금은 원소 Pb, Sn 및 Bi로 이루어져 있고, 원소 Pb : Sn : Bi의 함량 비율은 28 : 22 : 50이며, 이때 저융점 합금의 융점은 섭씨 100도이다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 전지셀(100C)의 합금 벤팅부(200C)는 전극조립체 수납부(115)의 외주면의 전체 외주 길이(S)의 5% 내지 30% 범위에 연속하여 형성되어 있고, 이때, 합금 벤팅부(200C)는 평면상으로 전극조립체 수납부(115)의 외주면인 실링 예정부위의 폭 방향(W)으로 전반에 형성되어 있으며, 또한, 합금 벤팅부(200C)는 양극리드(112)와 음극리드(113) 사이에 대응하는 위치의 전지케이스(110)의 일측 단부에 연속하여 형성되어 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 전지셀(100D)의 합금 벤팅부(200D)는 양극리드(112)와 음극리드(113)가 각각 형성되어 있는 전지케이스(110)의 일측 단부(114)로부터 수직으로 연장되어 있는 전지케이스(110)의 일측 단부(119)에 위치하고 있다.
이러한 도 7 및 도 8의 전지셀들(100C, 100D)은 가스 배출이 필요한 특정 위치에 합금 벤팅부들(200C, 200D)을 형성시킴으로써, 전지셀의 작동이상으로 인해 발열이 심해질 경우, 실란트층이 용융되는 온도 보다 낮은 온도에서 합금 벤팅부가 용융됨으로써, 용융된 합금 벤팅부의 결합이 분리되면서 발생된 가스를 배출할 수 있다.
앞서 도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 실란트층의 적어도 일부가 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상이 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어질 경우, 이차전지의 내부 단락, 과충전, 고온 노출 등의 비정상적인 작동시에 전극 표면의 부반응 내지 전해액 성분 일부가 기화하는 등의 이유로 발생되는 전지셀 내부의 고압 가스를 합금 벤팅부를 통해 효율적으로 방출함으로써, 전지에 대한 발화 내지 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 안전성을 향상시키는 효과를 발휘한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (21)

  1. 파우치형 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고, 상기 전지케이스의 외주면이 열융착 실링되어 있는 전지셀로서,
    상기 전지케이스는 고분자 수지로 이루어진 최외층, 외부 물질의 유입을 차단하는 금속으로 이루어진 차단층, 및 열융착성 수지를 포함하는 실란트층 순서로 적층되어 있는 구조의 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체 수납부를 포함하고 있으며,
    상기 실란트층의 적어도 일부는 열융착성 수지 보다 융점이 낮은 저융점 합금의 합금 벤팅부로 이루어져 있고, 상기 합금 벤팅부가 위치하는 부위에서 라미네이트 시트의 수직 단면 형상은 최외층의 고분자 수지, 차단층의 금속, 및 합금 벤팅부의 저융점 합금이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀에 있어서,
    상기 전지케이스는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 상부 커버 및 하부 본체를 포함하고 있으며,
    상기 합금 벤팅부는 실란트층의 외주 단부로부터 전극조립체 수납부 단부까지 연속적으로 형성되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 최외층의 고분자 수지는 ONy(연신 나일론) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차단층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실란트층의 열융착성 수지는 폴리에틸렌 수지(polyethylene), 아이오노머 수지 및 CPP(무연신 폴리프로필렌)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 열융착성 수지는 용융점이 섭씨 130도 이상 내지 섭씨 180도 이하인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 합금의 융점은 섭씨 94도 이상 내지 섭씨 130도 미만인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 저융점 합금은 Bi, Pb, Si, Sn, Zn, 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 원소들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 저융점 합금은 원소 Bi 및 Pb로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 원소 Bi : Pb의 함량 비율은 50 : 50 내지 60 : 40인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 저융점 합금은 원소 Pb, Sn 및 Bi로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 11 항에서, 상기 원소 Pb : Sn : Bi의 함량 비율은 25 : 25 : 50 내지 28 : 22 : 50인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 합금 벤팅부의 형성 면적은, 열융착 이전에 실란층을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 전체 면적을 기준으로 50% 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 합금 벤팅부는, 열융착 이전에 실란층을 평면상으로 보았을 때, 전극조립체 수납부의 외주면인 실링 예정부위의 전반에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 합금 벤팅부는 전극조립체 수납부의 외주면의 전체 외주 길이의 5% 내지 30% 범위에 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 전지셀.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 합금 벤팅부는 양극리드와 음극리드 사이에 대응하는 위치의 전지케이스의 일측 단부에 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 합금 벤팅부는 양극리드와 음극리드가 각각 형성되어 있는 전지케이스의 일측 단부로부터 수직으로 연장되어 있는 전지케이스의 일측 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  19. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 14 항 및 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 19 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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