KR102065089B1 - Battery Case Including Adiabatic Layer And Battery Cell Comprising the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전극조립체 수납부에 장착한 상태에서 전해액과 함께 내장하기 위한 전지케이스로서, 전지케이스의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층; 외부 피복층의 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층; 및 금속 베리어층의 내측에 위치하고, 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 한 내부 실란트층; 을 포함하고, 상기 내부 실란트층은, 일부 또는 전체가, 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스를 제공한다.The present invention is a battery case for embedding the electrode assembly of the structure having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode together with the electrolyte in the state attached to the electrode assembly accommodating portion, the outside based on the polymer resin forming the outer surface of the battery case Coating layer; A metal barrier layer disposed inside the outer coating layer and including a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties; And an inner sealant layer based on a heat sealable polymer resin which is positioned inside the metal barrier layer and is heat-sealed when heated and pressurized. It includes, wherein the inner sealant layer, part or the whole, provides a battery case, characterized in that formed of a heat insulating layer for suppressing the heat generated in the interior of the storage unit during discharge and discharge of the cell to the outside.

Description

단열층을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하고 있는 전지셀{Battery Case Including Adiabatic Layer And Battery Cell Comprising the Same}Battery case including a heat insulating layer and a battery cell comprising the same {Battery Case Including Adiabatic Layer And Battery Cell Comprising the Same}

본 발명은 단열층을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery case including a heat insulating layer and a battery cell including the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density and operating potential, long cycle life, and low self discharge rate Batteries have been commercialized and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.Also, as interest in environmental issues has increased recently, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which can replace vehicles using fossil fuels such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, There is a lot of research on the back. Although nickel-metal hydride (Ni-MH) secondary batteries are mainly used as power sources of such electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), lithium secondary batteries of high energy density, high discharge voltage and output stability are used. Research is actively underway and some are commercialized.

이러한 리튬 이차전지는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.This lithium secondary battery is a pouch-type battery having a stacked or stacked / folded electrode assembly in a pouch-type battery case of aluminum laminate sheet, due to the low manufacturing cost, small weight, easy deformation, etc. Collecting and its usage is gradually increasing.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a general structure of a conventional representative pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있고, 전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 10 may include an electrode assembly 30, electrode tabs 40 and 50 extending from the electrode assembly 30, and electrodes welded to the electrode tabs 40 and 50. And a battery case 20 accommodating the leads 60 and 70, and the electrode assembly 30. The battery case 20 is made of an aluminum laminate sheet, and accommodates the electrode assembly 30. It provides a space for it and has a pouch shape as a whole.

한편, 이러한 리튬 이차전지는 리튬 이온을 흡장 및 방출하는 탄소재 등의 음극, 리튬 함유 산화물 등으로 된 양극 및 혼합 유기용매에 리튬염이 적당량 용해된 비수 전해액으로 구성되어 있다.On the other hand, such a lithium secondary battery is composed of a negative electrode such as a carbon material that occludes and releases lithium ions, a positive electrode made of a lithium-containing oxide, and the like, and a nonaqueous electrolyte in which lithium salt is dissolved in an appropriate amount.

그러나, 일반적으로 리튬 이차전지에 사용되는 전해액은, 대체적으로, Ni-MH 또는 Ni-Cd전지에서 사용하는 이른바 수계(水系) 전해액에 비하여 이온전도도가 현저히 낮기 때문에 고율 충방전 등에는 불리하다는 단점을 가지고 있기도 하다.However, in general, electrolytes used in lithium secondary batteries generally have a disadvantage in that they are disadvantageous for high-rate charge and discharge because they have significantly lower ionic conductivity than so-called aqueous electrolytes used in Ni-MH or Ni-Cd batteries. I have it.

즉, -15℃정도의 저온에서는 리튬 이온의 이동도가 현저히 낮아지기 때문에 이러한 종래의 리튬 이차전지에 사용되는 전해액의 경우, 고율(1C) 충방전시 급격한 내부 저항의 증가로 인해 충방전 특성이 급격히 떨어지는 것을 방지하기 어렵다는 단점을 여전히 가지게 된다.That is, since the mobility of lithium ions is significantly lowered at a low temperature of about -15 ° C, the electrolyte used in such a conventional lithium secondary battery has a rapid charge / discharge characteristic due to a rapid increase in internal resistance during high rate (1C) charge / discharge. It still has the disadvantage that it is difficult to prevent falling.

특히, 리튬 이차전지를 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로 사용하기 위해서는, 휴대폰, 노트북, PDA 등에서 보다 가혹한 조건에서 작동할 수 있는 성능이 요구되며, 차량 등의 디바이스는 겨울철과 같이 낮은 기온에서도 작동될 수 있어야 하는 바, 고온에서의 출력 특성뿐만 아니라 저온에서의 우수한 출력 특성 또한 요구된다.In particular, in order to use a lithium secondary battery as a power source for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, performance that can operate in more severe conditions in a mobile phone, a notebook, a PDA, etc. is required. In order to be able to operate, not only the output characteristics at high temperatures but also excellent output characteristics at low temperatures are required.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve these problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지케이스의 구성으로서, 외부 피복층, 금속 베리어층 및 내부 실란트층을 포함하는 구성에서, 상기 내부 실란트층의 일부 또는 전체가 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성됨으로써, 저온에서의 충방전시 전지셀의 내부에서 발생한 열이 전지케이스 외부로 열 확산되는 것을 방지하여 상대적으로 높은 온도에서 충방전을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application have a part of the inner sealant layer in a configuration including an outer coating layer, a metal barrier layer, and an inner sealant layer as a battery case, as will be described later. Or the whole is formed of a heat insulating layer that suppresses the heat generated inside the accommodating portion during the charge and discharge of the battery cell to the outside, the heat generated inside the battery cell during charge and discharge at low temperature heat diffusion to the outside of the battery case It was confirmed that there is an effect to perform the charging and discharging at a relatively high temperature to prevent, and came to complete the present invention.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지케이스는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전극조립체 수납부에 장착한 상태에서 전해액과 함께 내장하기 위한 전지케이스로서,A battery case according to the present invention for achieving the above object is a battery case for embedding the electrode assembly of the structure having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode together with the electrolyte in the state attached to the electrode assembly housing,

전지케이스의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층;An outer coating layer based on the polymer resin forming the outer surface of the battery case;

외부 피복층의 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층; 및A metal barrier layer disposed inside the outer coating layer and including a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties; And

금속 베리어층의 내측에 위치하고, 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 한 내부 실란트층;An inner sealant layer located inside the metal barrier layer and based on a heat sealable polymer resin that is heat-sealed when heated and pressurized;

을 포함하고,Including,

상기 내부 실란트층은, 일부 또는 전체가, 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.The internal sealant layer has a structure in which part or all of the internal sealant layer is formed of a heat insulating layer that suppresses the heat generated inside the accommodating portion during charging and discharging of the battery cell to the outside.

따라서, 본 발명에 따른 전지케이스는 외부 피복층, 금속 베리어층 및 내부 실란트층을 포함하는 구성에서, 상기 내부 실란트층의 일부 또는 전체가 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성됨으로써, 저온에서의 충방전시 전지셀의 내부에서 발생한 열이 전지케이스 외부로 열 확산되는 것을 방지하여 상대적으로 높은 온도에서 충방전을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.Accordingly, the battery case according to the present invention includes an outer coating layer, a metal barrier layer, and an inner sealant layer, in which part or all of the inner sealant layer is discharged to the outside of heat generated inside the accommodating part during charging and discharging of the battery cell. By forming a heat insulating layer that is to be prevented from being, it is possible to prevent the heat generated from the inside of the battery cell during the charge and discharge at low temperature to the heat diffusion to the outside of the battery case to provide an effect to perform the charge and discharge at a relatively high temperature Can be.

상기 단열층은, 비 기공성 구조의 제 1 외층과 비 기공성 구조의 제 2 외층 사이에 다공성 구조의 내층을 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다.The heat insulation layer may be formed of a multilayer structure including an inner layer of a porous structure between the first outer layer of the non-porous structure and the second outer layer of the non-porous structure.

앞서 설명한 바와 같이, 내부 실란트층은 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 하는 재료가 사용되며, 이러한 내부 실란트층은 전극조립체가 전극조립체 수납부에 장착된 상태에서 외주면을 실링할때, 내부 실란트층이 열융착되어 밀봉되는 구조로 구성된다. As described above, the inner sealant layer is made of a material based on a heat sealable polymer resin that is thermally fused upon heating and pressing, and the inner sealant layer may seal the outer circumferential surface with the electrode assembly mounted on the electrode assembly accommodating portion. At this time, the inner sealant layer is configured to be heat-sealed and sealed.

따라서, 비 기공성 구조의 제 1 외층과 비 기공성 구조의 제 2 외층이 가열 가압시 열융착되어 전지케이스를 밀봉하고, 이들 사이에 위치하는 다공성 구조의 내층이 열 확산을 막아주는 단열 기능을 수행하게 된다.Therefore, the first outer layer of the non-porous structure and the second outer layer of the non-porous structure are thermally fused upon heat pressurization to seal the battery case, and the inner layer of the porous structure positioned therebetween prevents heat diffusion. Will be performed.

상기 다공성 구조의 내층의 두께는 소망하는 정도의 단열 기능을 발휘하기 위하여 10 내지 100 마이크로미터 범위인 것이 바람직하며, 제 1 외층 및 제 2 외층의 두께는 다공성 내층보다 얇은 범위에서 10 내지 100 마이크로미터 범위인 것이 바람직하다.The thickness of the inner layer of the porous structure is preferably in the range of 10 to 100 micrometers in order to exhibit a desired degree of thermal insulation function, the thickness of the first outer layer and the second outer layer is 10 to 100 micrometers in a thinner range than the porous inner layer. It is preferable that it is a range.

상기 제 1 외층, 내층, 제 2 외층의 두께가 너무 얇으면 소망하는 정도의 단열 기능 또는 열융착시의 밀봉성을 확보하기 어려울 수 있고, 반대로 너무 두꺼운 경우, 전반적인 전지케이스의 두께가 두꺼워지고, 수납부등을 형성할 시 딥 드로잉 등의 공정이 용이하지 않으므로 바람직하지 않다.When the thickness of the first outer layer, the inner layer, and the second outer layer is too thin, it may be difficult to secure a desired degree of heat insulation function or sealability at the time of heat fusion. On the contrary, when the thickness is too thick, the overall thickness of the battery case is thick, The process of deep drawing or the like is not preferable when forming the housing part.

하나의 구체적인 예에서, 상기 다공성 구조의 내층은 개방형 기공들(open pores) 또는 밀폐형 기공들(closed pores)을 포함하고 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the inner layer of the porous structure may be a structure including open pores or closed pores.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 다공성 구조의 내층은 제 1 외층 및 제 2 외층에 의해 전해액이 도입되지 않는 폐쇄형의 다공성 구조를 가질 수 있다.In another specific example, the inner layer of the porous structure may have a closed porous structure in which no electrolyte is introduced by the first outer layer and the second outer layer.

즉, 상기 다공성 구조는 내층이 밀폐형 기공을 가진 경우에 그 자체로 폐쇄형의 다공성 구조로 형성될 수 있고, 개방형 기공들을 가진 경우에도 제 1 외층 및 제 2 외층으로 인하여 폐쇄형 다공성 구조를 가지는 바, 내층을 형성하는 과정에서 기공의 크기 등을 조절하여 전반적으로 내부에 다수의 기공을 가지는 폐쇄형 기공 구조를 형성하는 것이 바람직하다.That is, the porous structure may be formed as a closed porous structure by itself when the inner layer has closed pores, and even when the inner layer has open pores, the porous structure has a closed porous structure due to the first outer layer and the second outer layer. In the process of forming the inner layer, it is preferable to form a closed pore structure having a plurality of pores therein by adjusting the size of the pores.

한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 단열층은 내부 실란트층 전체에 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 예를 들어, 필름 내부의 다수의 기공을 포함하는 다공성 내층이 형성되어 있는 발포 필름으로 이루어져 있고, 금속 베리어층의 내측에 상기 발포 필름을 부착하는 방식으로 단열층을 형성할 수 있다.On the other hand, in one specific example, the heat insulating layer may be a structure formed on the entire inner sealant layer, for example, made of a foam film is formed with a porous inner layer including a plurality of pores inside the film, the metal The heat insulation layer may be formed by attaching the foam film to the inside of the barrier layer.

또 다른 구체적인 에에서, 본 발명에 따른 전지케이스는 전지케이스는 전극조립체가 전극조립체 수납부에 장착된 상태에서 외주면을 실링할 수 있도록 수납부의 외주면에 실링 예정부가 형성되어 있고, 단열층이 실링 예정부를 제외한 부위에 형성되어 있는 구조일 수 있다.In another specific example, in the battery case according to the present invention, the battery case has a sealing scheduled portion formed on an outer circumferential surface of the accommodating portion to seal the outer circumferential surface thereof while the electrode assembly is mounted on the electrode assembly accommodating portion, and the heat insulating layer is to be sealed. It may be a structure formed in a portion except for a portion.

따라서, 상기 단열층은 다공성 내층이 형성되어 있는 발포 필름 자체를 부착하여 형성할 수 있고, 또한, 내부 실란트층 일부를 변형하여 다수의 기공을 포함하는 다공성 내층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.Therefore, the heat insulation layer may be formed by attaching the foam film itself in which the porous inner layer is formed, and may also be formed in a structure including a porous inner layer including a plurality of pores by modifying a part of the inner sealant layer.

한편, 본 발명에 따른 상기 전지케이스는, 일 단위의 부재로서, 전극조립체 수납부를 기준으로 상부 및 하부 라미네이트 시트들의 일측 단부가 상호 연결되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 또한, 이 단위의 부재로서, 전극조립체 수납부를 기준으로 상부 라미네이트와 하부 라미네이트의 조합으로 이루어 질 수 있다.Meanwhile, the battery case according to the present invention has a structure in which one end of the upper and lower laminate sheets is connected to each other based on the electrode assembly accommodating part as a member of one unit, and also, as a member of the unit. It can be made of a combination of upper and lower laminates relative to the assembly containment.

본 발명에 다른 전지케이스의 내부 실란트층은 열융착성 고분자 수지로서, 무연신 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.The inner sealant layer of the battery case according to the present invention is a heat sealable polymer resin, and may include unstretched polypropylene.

상기 내부 실란트층에서 단열층을 형성하는 방법은 예를 들어, 상기 내부 실란트층의 일부 또는 전체에 포함된 발포제가, 상기 발포제의 분해 온도 이상으로의 가열에 의해 발포되어, 내부 실란트층의 일부 또는 전체가 단열층으로 변환되는 방법으로 형성될 수 있다.In the method of forming the heat insulation layer in the inner sealant layer, for example, a foaming agent contained in part or all of the inner sealant layer is foamed by heating above the decomposition temperature of the blowing agent, so that part or all of the inner sealant layer is formed. Can be formed in a manner that is converted into a heat insulating layer.

상기 발포제는 기포를 형성하는 물질로서, 용매 중에 용해되어 고분자 용액의 형태로 내부 실란트층에 도포되고 가열에 의해 발포되는 물질로서, 예를 들어, 아조계(azo), 우레아계(urea), 탄산염계(carbonate salt), 히드라지드계(hydrazide), 카바지드계(carbazide), 니트릴계(nitrile) 및 아민계(amine)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있지만 이것만으로 한정되는 것은 아니다.The blowing agent is a material that forms bubbles, and is a material that is dissolved in a solvent and applied to the inner sealant layer in the form of a polymer solution and foamed by heating, for example, azo, urea, and carbonate salts. It may be one kind or a mixture of two or more kinds selected from the group consisting of carbonate salt, hydrazide, carbazide, nitrile, and amine, but is limited thereto. It doesn't happen.

더욱 구체적으로, 상기 발포제가 아조디카본아미드(azodicarbonamide, ADCA), 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산리튬, 탄산암모늄, 벤젠 설포닐 히드라지드, 톨루엔 설포닐 히드라지드(toluene sulfonyl hydrazide, TSH), 4,4'-옥시디벤젠설포닐 히드라지드(4,4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide, OBSH), 세미카바지드, 카바지드, 아조비스포름아미드, 아조비스이소부티로니트릴(azobis isobutyro nitrile, AIBN), 디니트로소펜타 메틸렌 테트라민(dinitrosopenta methylene tetramine, DPT) 및 디아조아미노벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.More specifically, the blowing agent may be azodicarbonamide (ADSA), sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, lithium carbonate, ammonium carbonate, benzene sulfonyl hydrazide, toluene sulfonyl hydrazide (TSH), 4,4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide (OBSH), semicarbazide, carbazide, azobisformamide, azobisisobutyro nitrile (AIBN) It is preferable that it is 1 type, or 2 or more types of mixtures chosen from the group which consists of dinitrosopenta methylene tetramine (DPT) and diazoaminobenzene.

한편, 본 발명에 따른 전지케이스는 전지케이스의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층 및 외부 피복층의 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층을 포함하는 바, 상기 외부 피복층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다.On the other hand, the battery case according to the present invention is located inside the outer coating layer and the outer coating layer based on the polymer resin forming the outer surface of the battery case, and includes a metal barrier layer containing a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties The outer coating layer may include polyethylene terephthalate (PET) or stretch nylon.

또한, 상기 금속 베리어층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다.In addition, the metal barrier layer may preferably use aluminum or an aluminum alloy so as to exert a function of improving the strength of the battery case in addition to a function of preventing inflow or leakage of foreign substances such as gas and moisture.

이들의 두께는 종래의 전지케이스의 두께를 벗어나지 않는 범위로 구성될 수 있고, 내부 실란트층에 형성되는 단열층의 두께는 20 내지 80㎛ 범위인 것이 바람직하다.These thicknesses may be configured in a range not departing from the thickness of the conventional battery case, the thickness of the heat insulating layer formed on the inner sealant layer is preferably in the range of 20 to 80㎛.

본 발명은 또한, 상기 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a battery cell in which the electrode assembly and the electrolyte is built in the battery case.

참고로, 상기 이차전지는 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있으며, 상기 전지셀은 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성될 수 있다.For reference, the secondary battery may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell, the battery cell may be composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 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, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists the bonding of the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

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.The filler is optionally used as a component for inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and optionally, the components as described above may optionally be further included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.As said negative electrode active material, For example, carbon, such as hardly graphitized carbon and graphite type carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 <x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a polar organic electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte, a non-aqueous liquid electrolyte, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.

상기 비수계 액상 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, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said non-aqueous liquid electrolyte solution, N-methyl- 2-pyrrolidinone, a propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma, for example Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxorone, formamide, dimethylformamide, dioxorone , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymers containing ionic dissociating groups and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 —LiI-LiOH, Li 3 PO 4 —Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to be dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, and the like, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, etc. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. It may be. In some cases, in order to impart nonflammability, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 전지팩을 제공할 수 있고, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, 휴대폰, MP3, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The present invention can also provide a battery pack including the battery cell as a unit cell, and can provide a device including the battery pack, the device is a laptop computer, netbook, tablet PC, mobile phone, MP3, Wearable electronics, power tools, electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), electric bicycles (E-bike), electric scooter (E-scooter), electric golf cart (electric golf cart), or a system for power storage, but is not limited to these, of course.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structure of these devices and their fabrication methods are known in the art, detailed description thereof is omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지케이스는 외부 피복층, 금속 베리어층 및 내부 실란트층을 포함하는 구성에서, 상기 내부 실란트층의 일부 또는 전체가 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성됨으로써, 저온에서의 충방전시 전지셀의 내부에서 발생한 열이 전지케이스 외부로 열 확산되는 것을 방지하여 상대적으로 높은 온도에서 충방전을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공를 제공할 수 있다.As described above, the battery case according to the present invention includes an outer coating layer, a metal barrier layer, and an inner sealant layer, wherein part or all of the inner sealant layer is heat generated inside the accommodating part during charging and discharging of the battery cell. By forming a heat insulating layer to suppress the discharge to the outside, the heat generated inside the battery cell during charge and discharge at low temperature to prevent the heat diffusion to the outside of the battery case to perform charge and discharge at a relatively high temperature It can provide an effect.

도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 전지셀의 구조에 대한 분해 사시도이다.
도 3 은 도 2의 전지케이스의 A 부위에 대한 수직 단면도이다;
도 4 는 도 3의 내부 실란트층에 대한 확대도이다;
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 전지셀의 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 6 은 도 5의 전지케이스의 B 부위에 대한 수직단면도이다.1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch-type battery cell;
2 is an exploded perspective view of the structure of a battery cell including a battery case according to an embodiment of the present invention.
3 is a vertical cross-sectional view of a portion A of the battery case of Figure 2;
4 is an enlarged view of the inner sealant layer of FIG. 3;
5 is an exploded perspective view of a structure of a battery cell including a battery case according to another embodiment of the present invention;
6 is a vertical cross-sectional view of a portion B of the battery case of FIG.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 전지셀의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지케이스의 A 부위에 대한 수직 단면도가 도시되어 있다.2 is an exploded perspective view schematically showing a battery cell including a battery case according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a vertical cross-sectional view of the A portion of the battery case of FIG.

먼저, 도 2를 참조하면, 전지셀(100)은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(130), 상기 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(140, 150)에 용접되어 있는 전극리드(160, 170), 전극 탭들(140, 150)과 전극리드(160, 170)의 용접 부위에 부가되어 있는 보호 필름(180)을 포함하고 있으며, 전극조립체(130)를 수용하는 수납부(210)가 형성된 전지케이스(200)에 내장되는 구조로 구성되어 있다.First, referring to FIG. 2, the battery cell 100 includes an electrode assembly 130 having a separator interposed between an anode and a cathode, and electrode tabs 140 and 150 extending from the electrode assembly 130. The electrode leads 160 and 170 which are welded, the electrode tabs 140 and 150, and the protective film 180 added to the welding portion of the electrode leads 160 and 170 are included, and accommodate the electrode assembly 130. It is composed of a structure that is built in the battery case 200 is formed with a receiving portion (210).

전지케이스(200)는 일 단위의 부재로서, 전극조립체 수납부(210)를 기준으로 상부 및 하부 라미네이트 시트들의 일측 단부가 상호 연결되어 있는 구조로 구성되어 있고, 전지케이스(200)의 외주면에는 실링 예정부(220)가 형성되어 있다.The battery case 200 is a member of a unit, and has a structure in which one end of the upper and lower laminate sheets is connected to each other based on the electrode assembly accommodating part 210, and a sealing is formed on an outer circumferential surface of the battery case 200. The predetermined part 220 is formed.

다음으로, 도 3을 참조하면, 전지케이스(200)는 전지케이스(200)의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층(232), 외부 피복층(232)으로부터 전극조립체(130)가 위치하는 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층(231)을 포함하고 있다.Next, referring to FIG. 3, the battery case 200 includes an outer coating layer 232 based on a polymer resin forming an outer surface of the battery case 200, and an electrode assembly 130 positioned from the outer coating layer 232. The metal barrier layer 231 is disposed inside and includes a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties.

금속 베리어층(231)으로부터 전극조립체(130)가 위치하는 내측에는 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 한 내부 실란트층(300)이 위치하는 구조로 구성되어 있고, 내부 실란트층(300)이 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성되어 있다.The inner sealant layer 300 is formed on the inner side of the electrode assembly 130 from the metal barrier layer 231 based on a heat sealable polymer resin that is heat-sealed when heated and pressurized. 300 is formed of a heat insulating layer that suppresses the heat generated inside the accommodating portion during charging and discharging to the outside.

도 4에는 도 3의 내부 실란트층에 대한 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is an enlarged view schematically illustrating the inner sealant layer of FIG. 3.

도 4를 참조하면, 내부 실란트층(300)은 비 기공성 구조의 제 1 외층(310)과 비 기공성 구조의 제 2 외층(330)을 포함하고 있고, 제 1 외층(310) 및 제 2 외층(330) 사이에 다공성 구조의 내층(320)을 포함하고 있는 다층 구조로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4, the inner sealant layer 300 includes a first outer layer 310 of a non-porous structure and a second outer layer 330 of a non-porous structure, and includes a first outer layer 310 and a second. The outer layer 330 has a multilayer structure including an inner layer 320 having a porous structure.

구체적으로, 다공성 구조의 내층(320)은 개방형 기공들 또는 밀폐형 기공들이 다수 형성되어 있는 구조로서, 제 1 외층(310) 및 제 2 외층(330)에 의하여 전해액이 도입되지 않는 폐쇄형의 다공성 구조를 가지고 있으며, 내부 실란트층(300)의 전체에 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.In detail, the inner layer 320 of the porous structure is a structure in which a plurality of open pores or closed pores are formed, and a closed porous structure in which electrolyte is not introduced by the first outer layer 310 and the second outer layer 330. It has a structure is formed in the entire interior sealant layer (300).

즉, 내부 실란트층(300)은 제 1 외층(310) 및 제 2 외층(330), 이들 사이에 다공성 구조의 내층(320)을 포함하는 다층 구조의 발포 필름으로 구성되어 있으며, 상기 발포 필름이 전지케이스(200)의 내측에 부착되어 내부 실란트층(300)을 형성하고 있다.That is, the inner sealant layer 300 is composed of a multi-layered foam film including a first outer layer 310 and a second outer layer 330, a porous inner layer 320 between them, the foam film is The inner sealant layer 300 is formed inside the battery case 200.

따라서, 본 발명에 따른 전지케이스(200)를 포함하는 전지셀(100)은 전지케이스(200)의 내측에 다공성 구조의 내층(320)을 포함하는 단열층이 형성되어 있으므로, 저온에서의 충방전시 전지셀의 내부에서 발생한 열이 전지케이스 외부로 열 확산되는 것을 방지하여 상대적으로 높은 온도에서 충방전을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.Therefore, the battery cell 100 including the battery case 200 according to the present invention has a heat insulating layer including the inner layer 320 of the porous structure formed inside the battery case 200, when charging and discharging at low temperatures The heat generated inside the battery cell may be prevented from thermally spreading to the outside of the battery case, thereby providing an effect of performing charge and discharge at a relatively high temperature.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 전지셀의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 전지케이스의 B 부위에 대한 수직 단면도가 도시되어 있다.5 is an exploded perspective view schematically showing a battery cell including a battery case according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a vertical cross-sectional view of the portion B of the battery case of FIG.

먼저, 도 5를 참조하면, 전지케이스(500)는 도 2와 마찬가지로, 전극조립체(430)를 내부에 수용한 상태에서 밀봉되는 구조로서, 전극조립체 수납부(510)를 기준으로 상부 및 하부 라미네이트 시트들의 일측 단부가 상호 연결되어 있는 구조로 구성되어 있고, 전지케이스(500)의 외주면에는 실링 예정부(520)가 형성되어 있다.First, referring to FIG. 5, the battery case 500 is sealed in a state in which the electrode assembly 430 is accommodated therein as in FIG. 2. The upper and lower laminates are based on the electrode assembly accommodating part 510. One end portion of the sheets is configured to be connected to each other, the sealing scheduled portion 520 is formed on the outer peripheral surface of the battery case 500.

일반적으로, 이러한 구조의 전지케이스(500)는 라미네이트 시트를 드로잉 가공 등을 통해 전극조립체(430)의 형상에 대응하는 전극조립체 수납부(510)를 형성하고, 상기 전극조립체 수납부(510)이 형성된 부위의 외주면에 실링 예정부(520)가 형성되는 구조로서 제작하며, B 부위의 경우, 전극조립체 수납부(510)와 실링 예정부(520)의 경계로서 형성된다.In general, the battery case 500 having such a structure forms an electrode assembly accommodating part 510 corresponding to the shape of the electrode assembly 430 through drawing processing of a laminate sheet, and the electrode assembly accommodating part 510 is formed. The sealing scheduled portion 520 is formed on the outer circumferential surface of the formed portion, and in the case of the B portion, the electrode assembly accommodating portion 510 is formed as a boundary between the sealing scheduled portion 520.

다음으로, 도 6을 참조하면, 전지케이스(500)는 전지케이스(500)의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층(532), 외부 피복층(532)으로부터 전극조립체(430)가 위치하는 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층(531)을 포함하고 있으며, 금속 베리어층(531)으로부터 전극조립체(530)가 위치하는 내측에는 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 한 내부 실란트층(600)이 위치하는 구조로 구성되어 있다.Next, referring to FIG. 6, the battery case 500 includes an outer coating layer 532 and an electrode assembly 430 positioned from the outer coating layer 532 based on the polymer resin forming the outer surface of the battery case 500. It is located on the inside, and includes a metal barrier layer 531 including a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties, the inner side where the electrode assembly 530 is located from the metal barrier layer 531 is heat It is composed of a structure in which the inner sealant layer 600 based on the heat-sealing polymer resin to be fused.

이때, 내부 실란트층(600)은 와 도 4에 도시되어 있는 다공성 구조의 내층을 포함하는 다층 구조의 단열층(610)이 전극조립체 수납부(510)에 해당하는 부위에 형성되어 있고, 상기 다공성 구조의 내층을 포함하지 않는 단층 구조의 실란트층(620)이 실링 예정부(520)에 해당하는 부위에 형성되어 있는 구조로서, 저온에서의 충방전시 전지셀의 내부에서 발생한 열이 전지케이스 외부로 열 확산되는 것을 방지하는 구조의 단열층(610)가 본래의 가열 가압시 열융착되어 밀봉되는 단층 구조의 실란트층(620)이 전극조립체 수납부(510)와 실링 예정부(520)의 경계를 기준으로 각각 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.At this time, the inner sealant layer 600 is a multi-layered insulating layer 610 including the inner layer of the porous structure shown in Figure 4 is formed in the portion corresponding to the electrode assembly receiving portion 510, the porous structure The sealant layer 620 having a single layer structure, which does not include the inner layer, is formed at a portion corresponding to the sealing scheduled portion 520, and heat generated inside the battery cell during charge / discharge at low temperature is transferred to the outside of the battery case. The single-layer sealant layer 620, in which the heat insulation layer 610 of the structure that prevents heat diffusion from being heat-sealed and sealed when inherently heated and pressed, is based on the boundary between the electrode assembly accommodating part 510 and the sealing scheduled part 520. It is composed of a structure formed respectively.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (16)

양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전극조립체 수납부에 장착한 상태에서 전해액과 함께 내장하기 위한 전지케이스로서,
전지케이스의 외면을 이루는 고분자 수지를 기반으로 한 외부 피복층;
외부 피복층의 내측에 위치하고, 수분 차단성 및 기계적 물성을 제공하기 위한 금속을 포함하는 금속 베리어층; 및
금속 베리어층의 내측에 위치하고, 가열 가압시 열융착되는 열융착성 고분자 수지를 기반으로 한 내부 실란트층;
을 포함하고,
상기 내부 실란트층은, 일부 또는 전체가, 전지셀의 충방전시 수납부 내부에서 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 억제하는 단열층으로 형성되어 있으며,
상기 단열층은, 비 기공성 구조의 제 1 외층과 비 기공성 구조의 제 2 외층 사이에 다공성 구조의 내층을 포함하는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지케이스.A battery case for mounting together with an electrolyte in a state in which an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode is mounted on an electrode assembly accommodating portion,
An outer coating layer based on the polymer resin forming the outer surface of the battery case;
A metal barrier layer positioned inside the outer coating layer and including a metal for providing moisture barrier properties and mechanical properties; And
An inner sealant layer located inside the metal barrier layer and based on a heat sealable polymer resin that is heat-sealed when heated and pressurized;
Including,
The inner sealant layer is partially or entirely formed of a heat insulation layer that suppresses the heat generated inside the accommodating portion during charge and discharge of the battery cell to the outside.
The heat insulating layer is a battery case, characterized in that made of a multi-layer structure including an inner layer of a porous structure between the first outer layer of the non-porous structure and the second outer layer of the non-porous structure. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 구조의 내층은 개방형 기공들(open pores) 또는 밀폐형 기공들(closed pores)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the inner layer of the porous structure includes open pores or closed pores. 제 3 항에 있어서, 상기 다공성 구조의 내층은 제 1 외층 및 제 2 외층에 의해 전해액이 도입되지 않는 폐쇄형의 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 3, wherein the inner layer of the porous structure has a closed porous structure in which electrolyte is not introduced by the first outer layer and the second outer layer. 제 1 항에 있어서, 상기 단열층은 내부 실란트층 전체를 형성하는 구조의 발포 필름인 것을 특징으로 하는 전지케이스. The battery case according to claim 1, wherein the heat insulation layer is a foam film having a structure forming the entire inner sealant layer. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 전극조립체가 전극조립체 수납부에 장착된 상태에서 외주면을 실링할 수 있도록 수납부의 외주면에 실링 예정부가 형성되어 있고, 단열층이 실링 예정부를 제외한 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.According to claim 1, wherein the battery case is a sealing scheduled portion is formed on the outer circumferential surface of the housing to seal the outer circumferential surface in the state in which the electrode assembly is mounted on the electrode assembly receiving portion, the heat insulating layer is formed on a portion excluding the sealing scheduled portion There is a battery case characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 일 단위의 부재로서, 전극조립체 수납부를 기준으로 상부 및 하부 라미네이트 시트들의 일측 단부가 상호 연결되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case as claimed in claim 1, wherein the battery case is a member of one unit and has a structure in which one end of the upper and lower laminate sheets is connected to each other based on the electrode assembly accommodating part. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 전극조립체 수납부를 기준으로 상부 라미네이트와 하부 라미네이트의 조합으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the battery case comprises a combination of an upper laminate and a lower laminate based on the electrode assembly accommodating portion. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 실란트층은 열융착성 고분자 수지로서 무연신 폴리프로필렌을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the inner sealant layer comprises unstretched polypropylene as a heat sealable polymer resin. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 실란트층의 일부 또는 전체에 포함된 발포제가, 상기 발포제의 분해 온도 이상으로의 가열에 의해 발포되어, 내부 실란트층의 일부 또는 전체가 단열층으로 변환되는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The foaming agent contained in a part or the whole of the said inner sealant layer is foamed by the heating above the decomposition temperature of the said foaming agent, and a part or all of the inner sealant layer is converted into a heat insulation layer, It is characterized by the above-mentioned. Battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 피복층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the outer coating layer comprises polyethylene terephthalate (PET) or stretched nylon. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 금속 배리어층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the metal barrier layer of the battery case comprises aluminum or an aluminum alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 외부 피복층, 금속 배리어층 및 내부 실란트층 각각의 사이에는 접착층이 추가로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein an adhesive layer is further included between each of the outer coating layer, the metal barrier layer, and the inner sealant layer of the battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 단열층의 두께는 20 내지 80㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전지케이스.The battery case according to claim 1, wherein the heat insulation layer has a thickness in the range of 20 to 80 µm. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell, characterized in that the electrode assembly and the electrolyte is embedded in the battery case according to any one of claims 1 and 3 to 14. 제 15 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising a battery cell according to claim 15.
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