KR102132844B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 방지하여, 낙하 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치형 케이스; 및 상기 전극 조립체의 외면에 부착된 마감 테이프;를 포함하고, 상기 마감 테이프는 상기 파우치형 케이스의 내면과 접촉하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 양극 및 음극으로 이루어지는 전극 조립체, 이를 수용하는 케이스, 전극 조립체에 연결되는 전극 단자 등을 포함한다. 케이스는 그 형상에 따라 원형, 각형 및 파우치형 등으로 구분할 수 있다. 이 중, 파우치형 이차 전지는 다양한 형상으로 변형이 용이하고 중량이 작은 라미네이트 외장재로 형성될 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 파우치형 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 방지하여, 낙하 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치형 케이스; 및 상기 전극 조립체의 외면에 부착된 마감 테이프;를 포함하고, 상기 마감 테이프는 상기 파우치형 케이스의 내면과 접촉할 수 있다.
상기 마감 테이프는 상기 파우치형 케이스의 내면과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 마감 테이프는 무연신 폴리프로필렌(Casted Polypropylene:CPP) 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 마감 테이프의 융점은 140℃ 보다 클 수 있다.
상기 마감 테이프의 면적은 상기 전극 조립체의 면적의 20% 내지 50% 일 수 있다.
상기 마감 테이프가 전해액에 침지된 상태일 때, 상기 마감 테이프와 상기 파우치형 케이스 내면과의 정마찰 계수는 5보다 클 수 있다.
상기 마감 테이프가 전해액에 침지된 상태일 때, 상기 마감 테이프와 상기 파우치형 케이스 내면과의 동마찰 계수는 3.5보다 클 수 있다.
상기 마감 테이프의 표면에는 플라즈마 처리를 통해 패턴층이 더 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 마감 테이프와 상기 파우치형 케이스 내면 사이의 마찰력에 의해 상기 파우치형 케이스 내에서 유동이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체의 외면에 파우치형 케이스의 내면과 마찰력이 큰 마감 테이프를 부착하여 파우치형 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 방지함으로써, 낙하 또는 충격에 대한 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 마감 테이프와 파우치형 케이스의 내면 사이의 정마찰력 이상의 힘이 가해질 경우에는 전극 조립체가 파우치형 케이스 내에서 이동하게 되어, 전극 조립체의 전극 집전체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 파우치형 케이스(120) 및 마감 테이프(130)를 포함한다.
전극 조립체(110)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 및 상기 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극(112)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하여 형성할 수 있다. 여기서, 제 1 전극(111)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극(112)은 음극으로서 작용할 수 있다.
제 1 전극(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 상기 제 1 전극(111)에는 제 1 전극 활물질이 도포되지 않은 제 1 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에는 제 1 전극탭(114)이 부착된다. 제 1 전극탭(114)의 일단은 제 1 전극(111)에 전기적으로 연결되며, 타단은 파우치형 케이스(120)의 외부로 노출된다. 제 1 전극탭(114)에는 절연 부재(114a)가 부착되어, 파우치형 케이스(120)와 제 1 전극탭(114) 사이의 쇼트를 방지한다.
제 2 전극(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 제 2 전극(112)에는 제 2 전극 활물질이 도포되지 않은 제 2 전극 무지부가 형성되며, 상기 제 2 전극 무지부에는 제 2 전극탭(115)이 부착된다. 제 2 전극탭(115)의 일단은 제 2 전극(112)에 전기적으로 연결되며, 타단은 파우치형 케이스(120)의 외부로 노출된다. 제 2 전극탭(115)에는 절연 부재(115a)가 부착되어, 파우치형 케이스(120)와 제 2 전극탭(115) 사이의 쇼트를 방지한다.
세퍼레이터(113)는 제 1 전극(111)과 제 2 전극(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 파우치형 케이스(120)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
파우치형 케이스(120)는 전극 조립체(120)가 수납되는 하부 케이스(120a)와 상기 하부 케이스(120a)에 결합되는 상부 케이스(120b)를 포함한다. 파우치형 케이스(120)는 일체로 형성된 직사각형의 파우치막의 중간을 절곡함으로써, 상부 케이스(1220b)와 하부 케이스(120a)로 구분될 수 있다. 또한, 하부 케이스(120a)에는 프레스 가공 등을 통해 전극 조립체(110)가 수용될 수용홈(120c)이 형성되고, 상부 케이스(120b)와 실링을 위한 실링부(120d)가 형성된다. 실링부(120d)는 상부 케이스(120b)와 하부 케이스(120a)가 일체로 접하여 있는 한 변과 나머지 세변을 따라서 모두 형성될 수 있다. 파우치형 케이스(120)는 상부 케이스(120b)와 하부 케이스(120a)가 마주하는 두개의 장변과 상기 두개의 장변과 수직을 이루며 마주하는 두개의 단변을 포함한다. 여기서, 전극 조립체(110)의 제 1 전극탭(114)과 제 2 전극탭(115)은 두개의 단변 중 상부 케이스(120b)와 하부 케이스(120a)가 연결되는 단변과 마주보는 측의 단변을 통해 인출된다. 이때, 제 1 전극탭(114) 및 제 2 전극탭(115)에 부착된 절연 부재(114a, 115a)가 실링부(120d)에 실링된다. 즉, 절연 부재(114a, 115a)는 제 1,2 전극탭(114,115)과 실링부(120d)가 접촉하는 부분에 형성되어, 제 1,2 전극탭(114,115)이 파우치형 케이스(120)와 쇼트되는 것을 방지한다.
또한, 파우치형 케이스(120)는 제 1 절연층(121), 금속층(122) 및 제 2 절연층(123)을 갖는 다층 구조로 형성된다.
제 1 절연층(121)은 파우치형 케이스(120)의 내면으로, 절연성 및 열접착성을 가지는 물질로 형성된다. 또한, 제 1 절연층(121)은 금속층(122)의 제1면에 형성되며, 전극 조립체(110)와 대향하는 파우치형 케이스(120)의 내면을 이룬다. 제 1 절연층(121)은 전해액 등과 반응하지 않는 무연신 폴리프로핀렌(Casted Polypropylene:CPP) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 하부 케이스(120a)의 수용홈(1220c)에 전극 조립체(110)를 수납하고 상부 케이스(120b)로 덮으면, 제 1 절연층(121)이 서로 접촉하게 된다. 따라서, 파우치형 케이스(120)의 실링부(120d)를 열융착시키면, 제 1 절연층(121)이 서로 접착되어 파우치형 케이스(120)가 밀봉된다.
금속층(122)은 제 1 절연층(121)과 제 2 절연층(123) 사이에 개재되어 있으며, 외부로부터 수분과 산소가 유입되는 것을 막고 파우치형 케이스(120) 내부에 채워진 전해액이 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 금속층(122)은 파우치형 케이스(120)의 기계적 강도를 유지하는 역할을 한다. 금속층(122)은 알루미늄, 스테인리스, 구리 또는 그 등가물로 형성될 수 있다. 그러나, 성형성 및 경량성을 고려하여, 일반적으로 금속층(122)은 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하다.
제 2 절연층(123)은 파우치형 케이스(120)의 외면으로, 외부 전자기기와의 기계적, 화학적 충격을 완화하는 역할을 한다. 또한, 제 2 절연층(123)은 금속층(122)의 제2면에 형성되며, 파우치형 케이스(120)의 외면을 이룬다. 제 2 절연층(123)은 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌 나프탈레이트(PBN) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
한편, 파우치형 케이스와 전극 조립체 사이에는 여유 공간이 존재하므로, 이차 전지의 성능 시험 중 낙하 시험시 전극 조립체의 유동이 발생한다. 이에 따라, 전극 조립체의 모서리 부분이 쇼트 되거나 전극탭이 단락되는 경우가 발생된다. 따라서, 본 발명에서는 전극 조립체(110)의 외면에 파우치형 케이스(120)와의 마찰력이 큰 마감 테이프(130)를 부착하여, 파우치형 케이스(120) 내에서 전극 조립체(110)의 유동을 방지함으로써, 이차 전지(100) 안전성을 향상시킬 수 있다.
마감 테이프(130)는 전극 조립체(110)의 외면을 감싸도록 부착된다. 마감 테이프(130)는 파우치형 케이스(120)의 내면, 즉, 제 1 절연층(121)과의 마찰력이 큰 물질로 이루어져 파우치형 케이스(120) 내에서 전극 조립체(110)가 유동하는 것을 방지한다. 즉, 마감 테이프(130)와 파우치형 케이스(120)의 제 1 절연층(121)과의 마찰력에 의해 전극 조립체(110)와 파우치형 케이스(120) 사이의 고정력을 확보할 수 있게 된다. 또한, 마감 테이프(130)는 파우치형 케이스(120)에 접착된 것이 아니기 때문에, 마감 테이프(130)와 제 1 절연층(121) 사이의 정마찰력 이상의 힘이 가해질 경우에는 전극 조립체(110)가 파우치형 케이스(120) 내에서 이동하게 되어, 전극 조립체(110)의 전극 집전체가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 전극 조립체가 파우치형 케이스에 완전히 부착된 경우에는 둘 사이의 고정력이 매우 강하므로, 낙하 시험시 충격에 의해 전극 조립체 내의 전극 집전체, 특히 알루미늄으로 이루어진 제 1 전극 집전체가 깨지는 현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 이차 전지의 합선의 원인이 되거나 용량 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 마감 테이프(130)와 파우치형 케이스(120)의 제 1 절연층(121) 사이의 마찰력에 의해 전극 조립체(110)가 파우치형 케이스(120) 내부에서 고정력을 갖는 것이므로, 마감 테이프(130)와 제 1 절연층(121) 사이의 정마찰력 이상의 힘이 가해질 경우에는 전극 조립체(110)가 파우치형 케이스(120) 내에서 이동하게 되어, 전극 조립체(110)의 전극 집전체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이다.
일례로, 마감 테이프(130)는 파우치형 케이스(120)의 내면, 즉, 제 1 절연층(121)의 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 마감 테이프(130)는 무연신 폴리프로필렌(Casted polypropylene, CPP) 필름이 사용될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 마감 테이프(130)는 CPP 필름(131)과, CPP 필름(131)에 점착제를 도포하여 형성된 점착층(132)을 포함한다. 여기서, 점착층(132)은 전극 조립체(110)에 부착되는 면이고, CPP 필름(131)은 파우치형 케이스(120)의 내면, 즉, 제 1 절연층(121)과 접촉하는 면이다. 여기서, 점착층(132)에 사용되는 점착제는 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 또는 핫멜트(Hot melt) 등이 사용될 수 있다.
또한, 마감 테이프(130)는 140℃ 이상의 융점을 갖는 고분자를 포함할 수 있다. 이러한 융점을 갖는 고분자의 예로는, 무연신 폴리프로필렌(CPP), 무연신 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 조합(CPP-PE) 또는 무연신 폴리프로필렌과 코폴리머의 조합(CPP-copolymer) 등을 들 수 있다. 여기서, 코폴리머로는 Maleic anhydride, Vinyl acetate, n-Butyl acrylate 또는 1,4-Hexadiene 등을 사용할 수 있으며, 코폴리머의 비율은 10mol% 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 마감 테이프(130)의 인장 강도는 5.5 N/4 mm 내지 7.0 N/4 mm 일 수 있다. 이러한 범위 내의 인장 강도를 가질 경우 파우치형 케이스(120) 내에서의 전극 조립체(110)의 유동을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 마감 테이프(130)의 전단 탄성률은 0.1 GPa 내지 0.2 GPa 일 수 있다. 이러한 범위 내의 전단 탄성률을 가질 경우 파우치형 케이스(120) 내에서의 전극 조립체(110)의 유동을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 마감 테이프(130)의 Young율은 0.4 GPa 내지 0.6 GPa 일 수 있다. 이러한 범위 내의 Young율을 가질 경우 파우치형 케이스(120) 내에서의 전극 조립체(110)의 유동을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 마감 테이프(130)와 파우치형 케이스(120)의 제 1 절연층(121)과의 정마찰 계수는 5 내지 7 이고, 동마찰 계수는 3.5 내지 4.6일 수 있다. 여기서, 정마찰 계수와 동마찰 계수는 마감 테이프(130)가 전해액에 침지된 상태일 때, 즉, wet 상태일 때, 마감 테이프(130)와 제 1 절연층(121) 사이의 정마찰 계수 및 동마찰 계수를 말한다. 이러한 범위 내의 정마찰 계수 및 동마찰 계수를 가질 경우 파우치형 케이스(120) 내에서의 전극 조립체(110)의 유동을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 마감 테이프(130)의 연신율은 650% 내지 850% 일 수 있다. 이러한 범위 내의 연신율을 가질 경우 파우치형 케이스(120) 내에서의 전극 조립체(110)의 유동을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 도면에서 마감 테이프(130)는 전극 조립체(110)의 일면에만 부착된 것으로 도시하였으나, 상기 마감 테이프(130)는 전극 조립체(110)의 양면에 부착될 수 있다. 마감 테이프(130)의 면적은 전극 조립체(110)의 면적의 20% 내지 50%로 형성될 수 있다. 여기서, 마감 테이프(130)의 면적이 전극 조립체(110)의 면적의 20% 보다 작으면, 전극 조립체(110)와 파우치형 케이스(120) 사이의 고정력을 확보하기 어렵다. 또한, 마감 테이프(130)의 면적이 전극 조립체(110)의 면적의 50% 보다 크면 필요 이상으로 커져 이차 전지(110)의 부피가 커지게 된다.
마감 테이프(130)의 두께는 10㎛ 내지 40㎛로 형성될 수 있다. 마감 테이프(130)의 두께가 10㎛ 내지 40㎛로 형성되면, 이차 전지(100)의 용량에 대한 영향이 적고 강도가 높으며 우수한 생산성을 갖는다. 구체적으로, 마감 테이프(130)의 두께가 10㎛ 보다 얇으면 제조하기가 어려우며, 마감 테이프(130)의 두께가 40㎛ 보다 두꺼우면 필요 이상으로 두꺼워져 이차 전지(100)의 부피가 커지게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 마감 테이프(230)는 표면에 플라즈마 처리를 하여 파우치형 케이스(120)의 내면과의 마찰력을 더욱 높일 수 있다. 즉, 마감 테이프(230)는 CPP 필름(131), CPP 필름(131)의 일면에 위치한 점착층(132) 및 CPP 필름(131)의 타면에 위치한 패턴층(233)을 포함할 수 있다. 여기서, 점착층(132)은 전극 조립체(110)에 부착되는 면이고, 패턴층(233)은 파우치형 케이스(120)의 내면, 즉, 제 1 절연층(121)과 접촉하는 면이다. 이러한 패턴층(233)은 CPP 필름(131)에 진공 플라즈마 처리 또는 대기압 플라즈마 처리를 함으로써, 굴곡이나 패턴을 형성한 것이다. 따라서, 패턴층(233)은 마감 테이프(230)와 파우치형 케이스(120)와의 마찰력을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 마감 테이프(330)는 CPP 필름(131)의 내측에 별도의 고분자층(333)을 더 포함할 수 있다. 즉, 마감 테이프(330)는 CPP 필름(131), 제1점착층(132), 고분자층(333) 및 제2점착층(132)의 순서로 적층될 수 있다. 상기 고분자층(333)은 PET(PolyEthylene Terephthalate), OPS(Orientated PolyStyrene), TPU(Thermoplastic PolyUrethane), PVDF(PolyVinylidene DiFluoride), OPP(Oriented Polypropylene) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 더불어, 고분자층(333)은 CPP필름(131)의 내측에 위치하여 파우치형 케이스(120)와 접촉하지 않으므로, 마감 테이프(330)와 파우치형 케이스(120) 사이의 마찰력에 영향을 주지 않는다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지의 안전성 성능을 확인하기 위해 다음과 같은 낙하 시험을 하였다.
전극 조립체의 면적의 20%로 형성되며 두께가 35㎛인 마감 테이프를 전극 조립체의 일면에 부착한 이차 전지를 준비하였다. 상기 마감 테이프에서 점착제가 차지하는 두께는 5㎛이다. 또한, 아래의 실시예 별로 각각 30개의 이차 전지를 준비하였다. 그리고, 각 실시예 별로 wet 상태의 정마찰 계수와 동마찰 계수를 측정하여 평균을 기재하였다. 더불어, 1cycle을 18회로 총 4cycle 즉, 72회의 낙하 시험을 하였을 때, 발열 여부, OCV 저하 여부, 전극 조립체의 Al기재 크랙 여부를 순서대로 체크하여 표 1에 정리하였다. 표 1에서 발열까지의 낙하 횟수가 72회 이상인 수는 72회의 낙하 시험 동안 발열을 하지 않은 이차 전지의 수를 말한다. 그리고, 발열하지 않은 이차 전지 중에서 OCV 저하 여부를 판정하였으며, OCV 판정 기준은 낙하 전과 낙하 후의 전압의 차이가 50mV이하인 것을 말한다. 또한, 표 1에서 OCV 저하 OK수는 낙하 전과 낙하 후의 전압의 차이가 50mV 이내 인 이차 전지의 수, 즉, OCV가 저하하지 않은 이차 전지를 말한다. 또한, OCV가 저하하지 않은 이차 전지 중에서 전극 조립체 내의 AL기재가 손상되지 않은 이차 전지 수를 체크하였다.
[실시예 1]
마감 테이프로 CPP 필름을 사용하였다.
[실시예 2]
마감 테이프로 CPP-PE 필름을 사용하였으며, 상기 CPP-PE 필름에서 propyrene : ethylene의 비율은 95mol%:5mol% 이다.
[실시예 3]
마감 테이프로 CPP-PE 필름을 사용하였으며, 상기 CPP-PE 필름에서 propyrene : ethylene의 비율은 70mol%:30mol% 이다.
[실시예 4]
마감 테이프로 CPP-copolymer 필름을 사용하였다. 여기서, propyrene : copolymer의 비율은 95mol%:5mol%이고, copolymer로 Maleic anhydride를 사용하였다.
[비교예 1]
마감 테이프로 OPS 필름을 사용하고, 파우치형 케이스와 열접착 하였다.
[비교예 2]
마감 테이프로 TPU 필름을 사용하였다.
[비교예 3]
마감 테이프로 PVDF 필름을 사용하였다.
[비교예 4]
마감 테이프로 PET 필름을 사용하였다.
[비교예 5]
마감 테이프로 OPP 필름을 사용하였다.
Wet 상태
정마찰 계수		 Wet 상태
동마찰 계수		 발열까지의 낙하 횟수가 72회
이상인 수		 OCV 저하
OK수		 J/R Al기재 Crack
실시예 1
(CPP)		 6.91 3.56 30/30 30/30 30/30
실시예 2
(CPP-PE)		 6.73 3.87 30/30 30/30 30/30
실시예 3
(CPP-PE)		 6.45 4.35 30/30 30/30 30/30
실시예 4
(CPP-copolymer)		 6.82 3.58 30/30 30/30 30/30
비교예 1
(OPS)		 7.02 6.05 30/30 29/30 4/29
비교예 2
(TPU)		 4.39 3.33 19/30 14/19 14/14
비교예 3
(PVDF)		 0.78 0.55 15/30 8/15 8/8
비교예 4
(PET)		 4.19 2.20 22/30 19/22 19/19
비교예 5
(OPP)		 4.76 2.63 24/30 21/24 21/21
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 마감 테이프로 CPP필름 또는 CPP에 PE 또는 copolymer가 포함된 필름을 사용한 실시예 1 내지 실시예 4는 72회의 낙하 시험 후에도 발열하지 않았으며 OCV도 저하되지 않고, Al 기재의 크랙도 없음을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 1 내지 실시예 4는 CPP필름으로 이루어진 마감 테이프와 케이스 내면과의 마찰력에 의해 낙하 시험시 양호한 결과를 나타냈음을 알 수 있다.
한편, 비교예 1은 OPS 필름이 파우치형 케이스에 열접착되어 있으므로 전극 조립체의 고정력이 양호하여 발열에 이르지는 않았으나, Al 기재의 크랙이 일어나기 쉽다. 비교예 2는 TPU 필름이 전해액을 흡수하여 팽창하고 주름이 발생하므로, 케이스 내면과의 접촉 면적이 떨어져 마찰에 의한 낙하 시험 개선 효과는 없었다. 비교예 3은 PVDF 필름이 전해액을 흡수하고 팽창하여 주름이 발생하므로, 케이스 내면과의 접촉 면적이 떨어져 마찰에 의한 낙하 시험 개선 효과는 없었다. 또한, PVDF 필름은 소재 자체가 마찰력 및 분자간 힘이 약한 소재이므로, 마찰력이 낮고 낙하 시험 내성이 없는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 4는 PET 필름이 전해액의 흡수량도 적고 주름도 발생하지 않았으나, 케이스 내면과의 마찰력이 높이 않은 탓에 전극 조립체의 고정력이 약하여 낙하 시험 내성이 높지 않았음을 알 수 있었다. 비교예 5는 OPP 필름이 2축 연신품이기 때문에 CPP 필름에 비해 고무 탄성이 떨어지며 마찰력도 충분하지 않으므로, 낙하 시험 내성도 불충분한 것을 확인할 수 있었다. 더불어, 비교예 2 내지 비교예 5의 마감 테이프의 wet 상태 정마찰 계수는 5보다 작고, 실시예 1 내지 실시예 4의 마감 테이프의 wet 상태 정마찰 계수는 5보다 크다. 또한, 비교예 2 내지 비교예 5의 마감 테이프의 wet 상태 동마찰 계수는 3.5보다 작고, 실시예 1 내지 실시예 4의 마감 테이프의 wet 상태 정마찰 계수는 3.5보다 크다. 이에 따라, 실시예 1 내지 실시예 4의 마감 테이프는 낙하 시험 시 전극 조립체의 유동을 억제하여 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 비교예 1의 마감 테이프의 wet 상태 정마찰 계수는 5보다 크고 wet 상태 동마찰 계수는 3.5보다 크나, 비교예 1 의 마감 테이프는 파우치형 케이스에 열접착 된 상태이므로, AL 기재의 크랙이 발생하기 쉽다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 파우치형 케이스 121: 제 1 절연층
122: 금속층 123: 제 2 절연층
130, 230, 330: 마감 테이프

Claims (9)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 파우치형 케이스; 및
    상기 전극 조립체의 외면에 부착되며, 상기 파우치형 케이스의 내면과 동일한 재질인 무연신 폴리프로필렌(Casted Polypropylene:CPP) 필름으로 이루어진 마감 테이프;를 포함하고,
    상기 마감 테이프는 상기 파우치형 케이스의 내면과 접촉하며,
    상기 마감 테이프가 전해액에 침지된 상태일 때, 상기 마감 테이프와 상기 파우치형 케이스 내면과의 동마찰 계수는 3.5보다 크고, 정마찰 계수는 5보다 크며,
    상기 마감 테이프의 표면에는 플라즈마 처리를 통한 패턴층이 형성되고,
    상기 패턴층은 상기 파우치형 케이스의 내면과 접촉하여 상기 마감 테이프와 상기 파우치형 케이스 사이의 마찰력을 증가시켜 상기 전극 조립체의 유동을 방지하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마감 테이프의 융점은 140℃ 보다 높은 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마감 테이프의 면적은 상기 전극 조립체의 면적의 20% 내지 50% 인 이차 전지.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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