KR102159368B1 - A pouch for an electrochemical device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기화학소자용 파우치 외장재에 대한 것으로서, 가스 발생으로 인한 파우치 팽창시 내부 가스를 배기할 수 있도록 가스 배기부를 구비한 파우치 외장재에 대한 것이다. 상기 전지용 파우치 외장재는 전극 조립체를 수납하는 수납부, 상기 수납부의 외주면을 따라 형성된 실링부 및 전지 내부에서 발생된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함하는 전지용 파우치 외장재이며, 상기 가스 배기부는 실링부의 접합면 일정 영역에 삽입되는 것이다. The present invention relates to a pouch exterior material for an electrochemical device, and relates to a pouch exterior material having a gas exhaust unit to exhaust internal gas when the pouch is expanded due to gas generation. The battery pouch exterior material is a battery pouch exterior material including a storage unit accommodating an electrode assembly, a sealing unit formed along an outer circumferential surface of the storage unit, and a gas exhaust unit for discharging gas generated inside the battery to the outside, and the gas exhaust unit is sealed. It is inserted into a certain area of the negative junction surface.

Description

전기화학소자용 파우치 외장재{A pouch for an electrochemical device} Pouch exterior material for electrochemical device {A pouch for an electrochemical device}

본 발명은 전기화학소자용 파우치 외장재에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 가스 발생으로 인한 파우치 팽창시 내부 가스를 배기할 수 있도록 가스 배기부를 구비한 파우치 외장재에 대한 것이다. The present invention relates to a pouch case for an electrochemical device. More specifically, it relates to a pouch exterior material having a gas exhaust unit so as to exhaust internal gas when the pouch is expanded due to gas generation.

휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기가 발달함에 따라 그 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 최근에는, 하이브리드 전기자동차(HEV), 전기자동차(EV)의 동력원으로서 이차 전지의 사용이 현실화되고 있다. 그에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고, 특히, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력을 가지는 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높아지는 추세이다.As portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers are developed, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. In recent years, the use of secondary batteries as a power source for hybrid electric vehicles (HEV) and electric vehicles (EV) has been realized. Accordingly, many studies are being conducted on secondary batteries that can meet various needs, and in particular, demand for lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage, and output is increasing.

그러나 리튬 이차전지는 근본적으로 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 특히, 파우치형 전지는 전지팩의 단위전지로서 유력한 후보이지만, 전지케이스의 기계적 강성이 낮고 밀봉부가 분리되었을 때 전해액 등 발화성 물질이 누설되어 화재의 위험성이 높은 문제점을 가지고 있다. However, the lithium secondary battery has a problem of low safety fundamentally. In particular, the pouch-type battery is a promising candidate as a unit cell of a battery pack, but it has a problem that the mechanical rigidity of the battery case is low and there is a high risk of fire due to leakage of ignitable substances such as electrolyte when the sealing portion is separated.

더욱이, 파우치형 이차전지는 전해액이 모두 일체화된 셀 내부에 주입되어 있기 때문에 각 셀이 과충전 되면 전압이 상승하게 되고 과열로 인해 셀 내부의 전해액이 분해되어 가연성 가스가 셀 내부적으로 발생하게 되며 상기 파우치 내부의 압력이 높아짐으로써 파우치 자체가 부풀어 오르는 스웰링(swelling)현상이 발생하게 된다. 또한 양극과 음극 사이의 분리막이 용융하여 양극과 음극이 단락되어 발화되므로 전지의 안전성을 확보할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.Moreover, since the pouch-type secondary battery has all of the electrolytes injected into the integrated cell, when each cell is overcharged, the voltage rises, and the electrolyte inside the cell is decomposed due to overheating, and combustible gas is generated inside the cell. As the internal pressure increases, a swelling phenomenon in which the pouch itself swells occurs. In addition, there is a problem in that the safety of the battery cannot be secured because the separator between the positive electrode and the negative electrode melts and the positive electrode and the negative electrode are short-circuited to ignite.

실제 이러한 리튬 이차전지의 안전성 문제로 인해 완성된 전지를 시중에 유통시키기 전에 과충전 및 강제 방전 등의 안전성 시험 뿐 아니라, 고온 보존(high temperature storage)시험, 열충격(thermal shock)시험, 열폭로(thermal exposure)시험 등 다양한 열적 안전성 시험을 하게 된다. 이러한 열적 안전성 시험은 전지를 다양한 온도 조건에 수십분 내지 수십 시간 방치하는 것인데, 이 때, 전지의 폭발, 발화가 없어야 하며, 극한 경우에 전지의 밀봉이 해제되어 폭발 및 발화를 방지하여야 한다.In fact, due to the safety issues of these lithium secondary batteries, not only safety tests such as overcharging and forced discharge, but also high temperature storage tests, thermal shock tests, and thermal exposure tests before distributing the finished battery to the market. exposure) test and other thermal safety tests. In this thermal safety test, the battery is left for tens of minutes to several tens of hours under various temperature conditions. In this case, there should be no explosion or ignition of the battery, and in extreme cases, the battery should be sealed to prevent explosion and ignition.

상술한 바와 같이 파우치형 이차전지에서 과전류에 의하여 과한 양의 가스가 발생하여 전지 내부의 압력이 높아 지는 문제점을 해소하기 위한 기술이 종래에 개시되었다. As described above, a technique for solving a problem in that an excessive amount of gas is generated by an overcurrent in a pouch-type secondary battery and the pressure inside the battery is increased has been conventionally disclosed.

한국특허등록 제0560158호("리튬이차전지", 이하 선행기술 1)에서는 전지의 포장재 외측 표면에 부분적으로 접착제 층이 형성되도록 함으로써, 전지의 내부압력이 임계치 이상으로 상승하여 포장재가 팽창할 때, 포장재가 순간적으로 파열되어 전지가 폭발하는 것을 막는 방폭안전기구로서 기능하도록 하는 구조를 개시하고 있다. In Korean Patent Registration No. 0560158 ("lithium secondary battery", hereinafter, prior art 1), an adhesive layer is partially formed on the outer surface of the battery packaging material, so that when the internal pressure of the battery rises above a critical value and the packaging material expands, Disclosed is a structure that functions as an explosion-proof safety device that prevents the battery from exploding due to instantaneous rupture of the packaging material.

상기 선행기술 1은 셀의 갑작스런 폭발을 막는다는 점에 있어서는 어느 정도 상술한 바와 같은 문제점을 해소할 수 있겠으나, 결국 배기가 이루어지는 시점은 셀이 팽창하다가 접착제 층이 형성되어 있지 않은 부분의 포장재가 터지게 되는 시점이기 때문에, 셀 폭발의 강도를 줄일 수는 있다 할지라도 폭발 자체가 일어난다는 점에서는 변함이 없으므로 완전히 문제를 해결한다고 볼 수 없다. The prior art 1 can solve the above-described problems to some extent in that it prevents sudden explosion of the cell, but the time when exhaust is finally made is when the cell expands and the packaging material in the portion where the adhesive layer is not formed is Since it is the time when the explosion occurs, although it is possible to reduce the intensity of the cell explosion, it does not change in that the explosion itself occurs, so it cannot be considered that the problem is completely solved.

따라서 리튬 이차전지의 스웰링 현상 발생시, 폭발 또는 발화되는 것을 방지하기 위한 다양한 기술의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop various technologies to prevent explosion or ignition when the swelling phenomenon of the lithium secondary battery occurs.

한국특허등록 제0560158호(등록공고일 2006.03.16)Korean Patent Registration No. 0560158 (Registration Announcement Date 2006.03.16)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과충전 또는 내부 단락 등으로 인해 발생된 가스를 가스 배기부를 통해 배출함으로써 전지 안전성을 확보할 수 있는 전지용 파우치 외장재를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 전극을 포함하는 전극 조립체 및 상기 전극 조립체의 제조 방법을 제공하는 것이다. 한편, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The present invention is to solve the above problems, and is to provide a battery pouch exterior material capable of securing battery safety by discharging gas generated due to overcharging or internal short circuit through a gas exhaust unit. In addition, another object of the present invention is to provide an electrode assembly including the electrode and a method of manufacturing the electrode assembly. On the other hand, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by means or methods described in the claims, and combinations thereof.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 전지용 파우치 외장재를 제공한다. The present invention provides a battery pouch exterior material for solving the above technical problem.

본 발명의 제1 구현예는 전지용 파우치 외장재에 대한 것으로서, 상기 파우치 외장재는 전극 조립체를 수납하는 수납부, 상기 수납부의 외주면을 따라 형성된 실링부 및 전지 내부에서 발생된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함하며, 상기 가스 배기부는 실링부의 접합면 일정 영역에 삽입되는 것이다. The first embodiment of the present invention relates to a pouch case for a battery, wherein the pouch case includes a receiving unit for receiving an electrode assembly, a sealing unit formed along the outer circumferential surface of the receiving unit, and a gas for discharging gas generated inside the battery to the outside. It includes an exhaust unit, and the gas exhaust unit is inserted into a predetermined area of the bonding surface of the sealing unit.

본 발명의 제2 구현예는 상기 제1 구현예에 있어서, 상기 가스 배기부가 서로 다른 융점을 갖는 둘 이상의 고분자 수지층이 적층된 것이다. In the second embodiment of the present invention, in the first embodiment, two or more polymer resin layers having different melting points in the gas exhaust portion are stacked.

본 발명의 제3 구현예는 상기 제2 구현예에 있어서, 상기 가스 배기부가 서로 다른 융점을 갖는 제1 고분자 수지층 및 제2 고분자 수지층이 적층되며, 이 중 어느 하나 고분자 수지층의 융점은 다른 하니의 고분자 수지층의 융점보다 낮은 것이다. In the third embodiment of the present invention, in the second embodiment, a first polymer resin layer and a second polymer resin layer having different melting points in the gas exhaust unit are stacked, and the melting point of any one of the polymer resin layers is It is lower than the melting point of other honey's polymer resin layers.

본 발명의 제4 구현예는 상기 제3 구현예에 있어서, 상기 제1 고분자 수지층과 제2 고분자 수지층의 융점의 차가 20℃ 이상인 것이다. In the fourth embodiment of the present invention, in the third embodiment, the difference between the melting point of the first polymer resin layer and the second polymer resin layer is 20°C or more.

본 발명의 제5 구현예는 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 배기부가 대면하여 열융착되는 실링부의 사이에 개재되며, 가스 배기부의 폭은 실링부의 폭과 같거나 커서 가스 배기부의 폭이 실링부의 폭을 커버하도록 설치되고, 가스 배기부가 개방되는 경우 전지 내외부가 연통되도록 배치되는 것이다. In any one of the first to fourth embodiments of the present invention, the fifth embodiment of the present invention is interposed between the sealing portions to be thermally fused to face the gas exhaust portion, and the width of the gas exhaust portion is equal to or larger than the width of the sealing portion. The width of the exhaust portion is installed to cover the width of the sealing portion, and when the gas exhaust portion is opened, the inside and outside of the battery communicate with each other.

본 발명의 제6 구현예는 제1 내지 제5 구현예 중 어느 하나에 있어서, 상기 전지용 파우치 외장재가 상부 절연층, 금속층, 내부 절연층이 순차적으로 라미네이트된 으로서 내부 절연층의 열융착에 의해 밀봉되며 상기 내부 절연층은 가스 배기부의 표면에 형성된 고분자 수지층보다 높은 융점을 갖는 것이다.The sixth embodiment of the present invention is according to any one of the first to fifth embodiments, wherein the battery pouch exterior material is sequentially laminated with an upper insulating layer, a metal layer, and an inner insulating layer, and is sealed by thermal fusion of the inner insulating layer. And the inner insulating layer has a higher melting point than the polymer resin layer formed on the surface of the gas exhaust.

본 발명의 제7 구현예는 제3 구현예에 있어서, 융융점이 낮은 고분자 수지층이 먼저 용융되어 제1층과 제2층 사이에 가스 배기구가 형성되는 전지용 파우치 외장재인 것이다. In the seventh embodiment of the present invention, in the third embodiment, a polymer resin layer having a low melting point is first melted to form a gas exhaust port between the first layer and the second layer.

본 발명의 제8 구현예는 제6 구현예에 있어서, 상기 내부 절연층이 열융착성 고분자 수지를 포함하며, 상기 열융착성 고분자 수지는 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP) 및/또는 폴리프로필렌과 부틸렌과 에틸렌 삼원 공중합체를 포함하는 것이다. In the eighth embodiment of the present invention, in the sixth embodiment, the inner insulating layer comprises a heat-fusible polymer resin, and the heat-fusible polymer resin is casted polypropylene (CPP) and/or poly It includes propylene, butylene and ethylene terpolymer.

본 발명의 제9 구현예는 제6 구현예에 있어서, 상기 가스 배기부의 제1 고분자 수지층이 동일 배열 폴리프로필렌을 포함하는 것이다. In the ninth embodiment of the present invention, according to the sixth embodiment, the first polymer resin layer of the gas exhaust unit includes polypropylene in the same arrangement.

본 발명의 제10 구현예는 제6 구현예에 있어서, 상기 가스 배기부의 제2 고분자 수지층이 교대 배열 폴리프로필렌 및/또는 혼성 배열 폴리프로필렌을 포함하는 것이다. In a tenth embodiment of the present invention, according to the sixth embodiment, the second polymer resin layer of the gas exhaust part includes alternating polypropylene and/or hybrid polypropylene.

본 발명의 제11 구현예는전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수납하는 전지용 파우치 외장재를 포함하며, 상기 파우치 외장재는 1 내지 10 구현예 중 어느 한 구현예에 따른 것이다. An eleventh embodiment of the present invention includes an electrode assembly and a pouch case for a battery accommodating the electrode assembly, and the pouch case is according to any one of embodiments 1 to 10.

본 발명의 파우치 외장재는 전지의 과충전 또는 내부 단락 등으로 전지가 과열되는 경우 파우치 외장재 실링부의 일정 부분의 밀봉이 해제되어 가스가 배출되도록 함으로써 폭발등의 위험성을 방지하고 전지의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다. The pouch case of the present invention prevents the risk of explosion and secures the safety of the battery by discharging a certain portion of the pouch case sealing part when the battery is overheated due to overcharging or internal short circuit of the battery. It works.

첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 전지용 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재를 포함하는 전지의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 파우치 외장재를 포함하는 전지를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 3은 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 4는 가스 배기부에 배기구가 형성된 모습을 도식화하여 나타낸 것이다. The accompanying drawings illustrate preferred embodiments of the present invention, and explain the principles of the present invention together with the detailed description, and the scope of the invention is not limited thereto. Meanwhile, the shape, size, scale, or ratio of elements in the drawings included in the present specification may be exaggerated to emphasize a clearer description.
1 is an exploded perspective view of a battery pouch case and a battery including the pouch case according to a specific embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a battery including a pouch case according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of portion A of FIG. 4.
4 is a schematic view showing a state in which an exhaust port is formed in the gas exhaust part.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor shall appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be. Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명은 전지용 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재를 포함하는 전지에 대한 것이다. 상기 전지는 음극과 양극을 포함하며 상기 음극과 양극 사이에 전기 절연성의 분리막이 개재되어 있는 것으로서, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지인 것이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 전기화학 에너지를 발생시킬 수 있는 전기화학소자이면 어느 것이나 가능하다. The present invention relates to a battery pouch case and a battery including the pouch case. The battery includes a negative electrode and a positive electrode, and an electrically insulating separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode, and is, for example, a lithium ion secondary battery. However, the present invention is not limited thereto, and any electrochemical device capable of generating electrochemical energy may be used.

본 발명에 있어서, 상기 파우치 외장재는 실링부의 접합면 일정 영역에 삽입된 가스 배기부를 포함한다. 상기 가스 배기부는 전지 내부의 온도가 일정 온도 이상 상승하는 경우 가스 배기부의 일부가 용융되어 배기구가 형성된다. 이에 따라 전지 내부에서 발생된 가스가 상기 배기구를 통해 신속하게 배출될 있다. 상기 가스 배기부는 파우치 외장재의 밀봉시 실링부의 접합면 사이에 삽입 배치되는 방식으로 구비될 수 있다. In the present invention, the pouch exterior material includes a gas exhaust part inserted in a predetermined area of the bonding surface of the sealing part. When the temperature inside the battery rises above a certain temperature, the gas exhaust unit is partially melted to form an exhaust port. Accordingly, gas generated inside the battery can be quickly discharged through the exhaust port. The gas exhaust unit may be provided in a manner that is inserted between the bonding surfaces of the sealing unit when the pouch exterior material is sealed.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 전지용 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재를 포함하는 전지의 분해 사시도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치 외장재(100)는 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)를 포함한다. 상기 상부 파우치와 하부 파우치는 서로 분리되어 있을 수 있으며, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 상하부 파우치가 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.1 is an exploded perspective view of a battery pouch case and a battery including the pouch case according to a specific embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a pouch case 100 according to the present invention includes an upper pouch 110 and a lower pouch 120. The upper pouch and the lower pouch may be separated from each other or may be integrally formed by connecting the upper and lower pouches to each other, as shown in FIG. 1.

파우치 외장재의 형태는 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 전극 조립체를 수납하고 밀봉될 수 있는 형상인 것이면 어느 형태나 가능하다. 이러한 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)에는 오목하게 들어간 형태의 수납부가 마련되어 있으며 여기에 전극 조립체(200) 및 전해액(미도시)이 수납된다. The shape of the pouch case is not limited to the illustrated one, and any shape is possible as long as it is a shape capable of receiving and sealing the electrode assembly. The upper pouch 110 and the lower pouch 120 are provided with a recessed storage portion, and the electrode assembly 200 and an electrolyte (not shown) are accommodated therein.

또한, 상기 상하부 파우치는 수납부의 둘레(테두리 부분)에 수납부로부터 연장되어 수납부와 일체로 형성된 실링부(S)를 구비한다. 상기 파우치 외장재(100)는, 수납부에 전극 조립체(200) 및 전해액을 수납한 후, 상부 파우치와 하부 파우치의 각 실링부(S)에서 대면하는 접합면들이 상호 접착됨으로써 밀봉될 수 있다. 이때 상기 실링부(S)의 접착은, 열융착 등의 방식으로 이루어질 수 있다.In addition, the upper and lower pouch includes a sealing portion S formed integrally with the storage portion extending from the storage portion around the storage portion (border portion). The pouch exterior material 100 may be sealed by accommodating the electrode assembly 200 and the electrolyte in a storage unit, and bonding surfaces facing each sealing unit S of the upper pouch and the lower pouch are adhered to each other. At this time, the sealing portion S may be adhered by a method such as heat fusion.

본 발명에 따른 상기 파우치 외장재는 상부 및 하부 파우치의 실링부 사이, 즉 실링부의 접합면 사이에 가스 배기부(500)가 구비된다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 가스 배기부는 고분자 필름과 같은 고분자 수지층이 둘 이상 적층된 것으로서 각 층은 서로 다른 융점을 가질 수 있다. 이의 일예로, 상기 가스 배기부는 제1 고분자 수지층 및 제2 고분자 수지층이 적층되어 이루어진 구조를 가지며, 여기에서 제1 고분자 수지층과 제2 고분자 수지층은 서로 다른 융점을 갖는다. 즉, 제1 및 제2 고분자 수지층에서 어느 하나의 고분자 수지층의 융점은 다른 하나의 고분자 수지층의 융점보다 낮은 것이다. 예를 들어 제1 고분자 수지층의 융점(VT1)은 제2 고분자 수지층의 융점(VT2)보다 높다. In the pouch case according to the present invention, a gas exhaust part 500 is provided between the sealing parts of the upper and lower pouch, that is, between the bonding surfaces of the sealing parts. In a specific embodiment of the present invention, the gas exhaust unit is a stack of two or more polymer resin layers such as a polymer film, and each layer may have a different melting point. As an example, the gas exhaust unit has a structure formed by stacking a first polymer resin layer and a second polymer resin layer, wherein the first polymer resin layer and the second polymer resin layer have different melting points. That is, in the first and second polymer resin layers, the melting point of one polymer resin layer is lower than that of the other polymer resin layer. For example, the melting point (VT1) of the first polymer resin layer is higher than the melting point (VT2) of the second polymer resin layer.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 제1 고분자 수지층의 융점(VT1)은 제2 고분자 수지층의 융점(VT2)보다 20℃ 또는 40℃ 높은 것이다. In a specific embodiment of the present invention, the melting point (VT1) of the first polymer resin layer is 20°C or 40°C higher than the melting point (VT2) of the second polymer resin layer.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상부 및 하부 파우치의 내부 절연층은 내부 절연층과 면접하는 가스 배기부의 고분자 수지층 보다 융점이 높은 것이 바람직하다. In a specific embodiment of the present invention, it is preferable that the inner insulating layers of the upper and lower pouch have a higher melting point than that of the polymer resin layer of the gas exhaust part interviewing the inner insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 가스 배기부의 고분자 수지층은 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)과 같은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌과 부틸렌과 에틸렌 삼원 공중합체 등의 열융착성 고분자 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 제1 및 제2 층의 고분자 수지층의 용융 온도의 차이를 두기 위해, 제1 고분자 수지층은 동일 배열(isotatic) 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 이러한 동일 배열 폴리프로필렌은 결정도 및 기계적 성질이 좋으며 특히 내열성이 우수하다. 따라서, 실링부에 삽입되더라도 파우치 외장재의 밀봉력을 저하시키지 않으며 전지 내부의 온도가 상승하는 경우에도 제2 고분자 수지층이 용융되어 배기구가 형성되는 동안에 함께 용융되지 않고 원형을 유지할 수 있어 효과적인 배기구 형성이 가능하다. 또한, 제2 고분자 수지층은 교대 배열(syndiotatic) 또는 혼성 배열(atactic) 폴리프로필렌을 포함시킴으로써 제1 고분자 수지층에 비해 낮은 용융점을 갖도록 할 수 있다. In the present invention, the polymer resin layer of the gas exhaust part may include a modified polypropylene such as casted polypropylene (CPP), and a heat-fusible polymer resin such as polypropylene, butylene and ethylene terpolymer. have. In a specific embodiment of the present invention, in order to provide a difference in melting temperatures of the polymer resin layers of the first and second layers, the first polymer resin layer may include isotatic polypropylene. This homogeneous polypropylene has good crystallinity and mechanical properties, and is particularly excellent in heat resistance. Therefore, even if it is inserted into the sealing part, it does not lower the sealing power of the pouch exterior material, and even when the temperature inside the battery rises, the second polymer resin layer is melted and does not melt together while the exhaust port is formed. This is possible. In addition, the second polymer resin layer may have a lower melting point than that of the first polymer resin layer by including syndiotatic or atactic polypropylene.

또한, 도 1 에서 상부 파우치(110)에 제1 고분자 수지층(510)이 부착되어 있고, 하부 파우치(120)에 제2 고분자 수지층(520)이 부착되어 있는 것으로 도시하였으나 이는 본 발명의 다양한 실시양태 중 어느 하나를 예시한 것이며 도 1의 실시양태에 한정되는 것은 아니다. 일예로, 상부 파우치 및 하부 파우치 중 어느 하나의 실링부에 제1 및 제2 층이 모두 적층된 가스 배기부가 부착되어 있을 수 있다. 결과적으로 도 3에 도시한 바와 같이 파우치 외장재가 밀봉되었을 때 상하부 파우치의 실링부 접합면 사이에 상기 구성을 갖는 가스 배기부가 삽입 배치될 수 있도록 파우치 외장재를 준비될 수 있다. In addition, in FIG. 1, it is shown that the first polymer resin layer 510 is attached to the upper pouch 110 and the second polymer resin layer 520 is attached to the lower pouch 120. Any one of the embodiments is illustrated and is not limited to the embodiment of FIG. 1. For example, a gas exhaust unit in which both the first and second layers are stacked may be attached to a sealing unit of one of the upper pouch and the lower pouch. As a result, as shown in FIG. 3, when the pouch case is sealed, a pouch case may be prepared so that the gas exhaust unit having the above configuration can be inserted and disposed between the sealing surfaces of the upper and lower pouches.

도 2는 상하부 파우치의 실링부가 상호 접착되어 밀봉된 파우치형 전지를 예시적으로 도시한 것이다. 또한, 도 3은 실링부에서 가스 배기부가 구비된 접합 단면을 확대하여 도시한 것이다. 상기 도면을 참조하면, 상부 파우치(110)과 하부 파우치(120)은 각 파우치의 내부 절연층(110c, 120c)가 상호 접착되어 있으며, 상기 각 내부 절연층 사이에 가스 배기부(500)가 구비되어 있다. 상기 가브 배기부는 제1 고분자 수지층(510)과 제2 고분자 수지층(520)을 포함하며, 실링부의 열융착에 의해 상부 파우치의 내부 절연층(110c)과 제1 고분자 수지층(510), 제1 고분자 수지층(510)과 제2 고분자 수지층(520), 및 제2 고분자 수지층(520)과 하부 파우치의 내부 절연층(120c)은 상호 열융착되어 파우치 외장재가 밀봉상태로 유지된다. 2 is an exemplary diagram of a pouch-type battery in which sealing portions of upper and lower pouches are adhered to each other to be sealed. In addition, FIG. 3 shows an enlarged view of a junction cross section provided with a gas exhaust part in the sealing part. Referring to the drawing, the upper pouch 110 and the lower pouch 120 have inner insulating layers 110c and 120c of each pouch adhered to each other, and a gas exhaust unit 500 is provided between the inner insulating layers. Has been. The garb exhaust part includes a first polymer resin layer 510 and a second polymer resin layer 520, and the inner insulating layer 110c and the first polymer resin layer 510 of the upper pouch by thermal fusion of the sealing part, The first polymer resin layer 510 and the second polymer resin layer 520, and the second polymer resin layer 520 and the inner insulating layer 120c of the lower pouch are heat-sealed to each other to keep the pouch packaging material in a sealed state. .

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 제1 고분자 수지층과 제2 고분자 수지층의 융점의 차는 최소 20℃인 것이다. 만일 열폭주와 같이 전지 내부 온도 상승의 속도가 빠르면, 융점의 차이가 20℃ 미만인 경우 내부 온도가 급격히 상승하게 되어 융점이 낮은 고분자 수지층이 용융되어 벤트가 발생하기 전에 가스 배기부의 제1 및 제2층이 동시에 용융되어버려 배기구 형성이 어려울 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the difference between the melting point of the first polymer resin layer and the second polymer resin layer is at least 20°C. If the rate of increase in the internal temperature of the battery is fast, such as thermal runaway, when the difference in melting point is less than 20°C, the internal temperature rises rapidly, and the polymer resin layer with a low melting point melts. The two layers may melt at the same time, making it difficult to form an exhaust port.

도 4는 파우치 외장재의 실링부에 삽입된 가스 배기부에 배기구가 형성된 모습을 도시한 것이다. 상기 가스 배기부는 제1 및 제2 고분자 수지층이 적층되어 있으며, 제2 고분자 수지층의 용융 온도가 제1 고분자 수지층의 용융 온도보다, 최소 20℃ 정도, 낮다. 따라서, 전지 내부의 온도(TIN)가 상승하여 VT2<TIN<VT1인 경우 제2 고분자 수지층이 용융되면서 제1층과 제2층 사이에 배기구가 형성된다. 전지 내부 온도 상승되는 경우 전해액 및 내부 전기 소자의 열화로 인하여 탄화수소 등 가스가 발생되는데 이렇게 발생된 가스들은 상기 배기구를 통해 전지 외부로 배출되므로 전지가 급격하게 폭발하는 사고를 방지할 수 있다. 4 is a diagram illustrating a state in which an exhaust port is formed in a gas exhaust portion inserted into a sealing portion of a pouch exterior material. In the gas exhaust unit, first and second polymer resin layers are stacked, and the melting temperature of the second polymer resin layer is at least about 20° C. lower than the melting temperature of the first polymer resin layer. Accordingly, when the temperature T IN inside the battery rises and VT2<T IN <VT1, the second polymer resin layer is melted, and an exhaust port is formed between the first layer and the second layer. When the internal temperature of the battery rises, gases such as hydrocarbons are generated due to deterioration of the electrolyte and internal electrical elements. Since the generated gases are discharged to the outside of the battery through the exhaust port, an accident in which the battery rapidly explodes can be prevented.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가스 배기부는 적어도 실링부의 폭과 같거나 혹은 이보다 넓어 실링부의 폭을 커버하도록 구비되는 것이 바람직하다. 만일 가스 배기부의 폭이 짧아 실링부의 폭 사이의 일부 영역에만 가스 배기부가 구비되는 경우에는 실링부가 열융착되면서 가스 배기부의 단부가 모두 실링부에 의해 피복될 수 있다. 이렇게 되면 가스 배기부의 제1층이 용융되더라도 배기구 형성이 어려울 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the gas exhaust portion is preferably provided to cover the width of the sealing portion at least equal to or wider than the width of the sealing portion. If the width of the gas exhaust part is short and the gas exhaust part is provided only in a partial area between the widths of the sealing part, the sealing part may be thermally fused and the end of the gas exhaust part may be covered by the sealing part. In this case, even if the first layer of the gas exhaust unit is melted, it may be difficult to form an exhaust port.

다음으로 상부 파우치와 하부 파우치를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면, 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)는, 각각 외부 절연층(110a, 120a), 금속층(110b, 120b) 및 내부 절연층(110c, 120c)으로 구성될 수 있다. 여기서, 외부 절연층(110a, 120a)은, 이차 전지와 외부와의 절연성을 확보하기 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET) 수지 또는 나일론(nylon) 수지 등의 절연물질로 구성될 수 있다. Next, the upper pouch and the lower pouch will be described in detail. According to a specific embodiment of the present invention, the upper pouch 110 and the lower pouch 120 are composed of outer insulating layers 110a and 120a, metal layers 110b and 120b, and inner insulating layers 110c and 120c, respectively. Can be. Here, the outer insulating layers 110a and 120a may be made of an insulating material such as polyethylene terephthalate (PET) resin or nylon resin to secure insulation between the secondary battery and the outside.

바람직하게는, 상기 외부 절연층(110a, 120a)은 금속층을 보호하고 외부에서의 압력 또는 힘에 대하여 보호하는 목적으로 사용되므로, 포장재의 내후성, 내화학성, 성형성을 등을 감안하여 2축 방향으로 연신된 폴리에스테르계 수지층 및/또는 연신 폴리아미드계 수지층로 구성된 것이 바람직하다. 상기 외부 절연층은 5㎛ 내지 50㎛이 바람직하고, 좀 더 바람직하게는 15㎛ 내지 30㎛ 정도이다. 두께가 너무 얇으면 그 층 자체에 핀홀이 발생할 가능성 및 외력에 대한 보호 효과가 감소된다.Preferably, the outer insulating layers (110a, 120a) are used for the purpose of protecting the metal layer and against external pressure or force, so in consideration of weather resistance, chemical resistance, and moldability of the packaging material, the biaxial direction It is preferably composed of a polyester-based resin layer and/or a stretched polyamide-based resin layer stretched by. The outer insulating layer is preferably 5 μm to 50 μm, more preferably about 15 μm to 30 μm. If the thickness is too thin, the possibility of occurrence of pinholes in the layer itself and the protective effect against external force are reduced.

상기 폴리에스테르계 수지의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 공중합폴리에스테르, 또는 폴리카보네이트(PC) 필름 등이 있고, 상기 이축 연신된 폴리아마이드 필름 수지로서 나일론(nylon) 6, 나일론 6.6, 나일론 6과 나일론 6.6과의 공중합체, 나일론 6.10 및 폴리메타키실릴렌 아미파미드(MXD 6)등으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택된 성분으로 단일 또는 복합층 구성할 수 있다. 또한, 내열성, 내후성, 내화학성이 개선된 폴리올레핀계 수지가 있다면, 그것을 적용하여 층을 구성할 수 있다. 상기 외부 절연층은 드라이 라미네이션, 압출 라미네이션 등의 방법으로 금속층과 접착된다.Examples of the polyester-based resin include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), copolymer polyester, or polycarbonate (PC) film. And the like, and the biaxially stretched polyamide film resin is composed of nylon 6, nylon 6.6, a copolymer of nylon 6 and nylon 6.6, nylon 6.10 and polymethacylylene amipamide (MXD 6), etc. One or more components selected from the group may be configured as a single or multiple layer. In addition, if there is a polyolefin resin having improved heat resistance, weather resistance, and chemical resistance, it can be applied to form a layer. The outer insulating layer is adhered to the metal layer by a method such as dry lamination or extrusion lamination.

상기 내부 절연층(110c, 120c)은 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)과 같은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌과 부틸렌과 에틸렌 삼원 공중합체 등의 열융착성 고분자 수지를 포함하며, 상기 열융착성 고분자 수지는 상부 및 하부 파우치의 접착을 위한 실란트로서의 기능을 수행한다. 상기 내부 절연층(110c, 120c)은 상기 금속층의 타측면에 적절한 두께로 코팅 또는 라미네이팅되며, 바람직하게는 20㎛ 내지 40㎛, 또는 30㎛ 내지 40㎛의 두께로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 상기 내부 절연층의 두께에 대한 수치 범위는 후술하는 전극 리드 인출 영역(EL)에 대해서는 적용하지 않는다. The inner insulating layers 110c and 120c include a modified polypropylene such as casted polypropylene (CPP), a heat-sealable polymer resin such as polypropylene, butylene and an ethylene terpolymer, and the heat-sealing The polymer resin functions as a sealant for bonding the upper and lower pouches. The inner insulating layers 110c and 120c are coated or laminated to an appropriate thickness on the other side of the metal layer, and may be preferably formed to a thickness of 20 μm to 40 μm, or 30 μm to 40 μm. In the present specification, the numerical range for the thickness of the inner insulating layer is not applied to the electrode lead lead-out area EL, which will be described later.

본 발명에 있어서, 상기 금속층(110b, 120b)은 금속 박막인 것으로서, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn) 및 이 중 둘 이상을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. 그러나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 금속층은 알루미늄을 포함한다. In the present invention, the metal layers 110b and 120b are metal thin films, such as copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese ( Mn) and an alloy containing two or more of them may include a metal selected from the group consisting of. However, it is not particularly limited thereto. In the present invention, preferably, the metal layer includes aluminum.

다음으로 전극 조립체에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 전극 조립체(200)는, 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성된다. 이때, 전극 조립체(200)는 하나의 양극판 및 하나의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 권취된 구조를 갖거나, 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 이러한 양극판과 음극판은 각각 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성될 수 있는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다.Next, the electrode assembly will be described in detail. In a specific embodiment of the present invention, the electrode assembly 200 is configured in a form in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with a separator therebetween. In this case, the electrode assembly 200 may have a structure in which one positive plate and one negative plate are wound with a separator therebetween, or a structure in which a plurality of positive plates and a plurality of negative plates are stacked with the separator therebetween. In addition, such a positive electrode plate and a negative electrode plate may be formed as a structure in which an active material slurry is applied to an electrode current collector, respectively, and the slurry is typically formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, and a plasticizer while a solvent is added. I can.

한편, 전극 조립체(200)에는, 전극판에 슬러리가 도포되지 않은 무지부가 존재할 수 있으며, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 구비될 수 있다. 즉, 전극 조립체(200)의 양극판에는 양극 탭(310)이 부착되고, 전극 조립체(200)의 음극판에는 음극 탭(410)이 부착될 수 있다. 상기 양극 탭(310) 및 음극 탭(410)은 양극 리드(320) 및 음극 리드(420)에 전기적으로 연결되어, 전극 단자(300, 400)를 형성하며, 상기 전극 단자(300, 400)가 파우치 외장재(100)의 외부로 인출된다. Meanwhile, in the electrode assembly 200, there may be an uncoated portion in which the slurry is not applied to the electrode plate, and an electrode tab corresponding to each electrode plate may be provided in the uncoated portion. That is, the positive electrode tab 310 may be attached to the positive electrode plate of the electrode assembly 200, and the negative electrode tab 410 may be attached to the negative electrode plate of the electrode assembly 200. The positive electrode tab 310 and the negative electrode tab 410 are electrically connected to the positive electrode lead 320 and the negative lead 420 to form electrode terminals 300 and 400, and the electrode terminals 300 and 400 are It is drawn out to the outside of the pouch exterior material 100.

본 발명에 있어서 상기 전지는 이차전지, 구체적으로 리튬 이온 이차전지일 수 있다. 본 발명은 전술한 특징을 갖는 상기 파우치형 이차 전지를 둘 이상 포함하는 배터리 팩을 제공한다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 파우치 외장재의 상하부 파우치 실링부 사이에 가스 배기부가 개재되어 실링된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지를 하나 또는 그 이상 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩은 이러한 이차 전지 이외에도, BMS(Battery Management System)와 같은 이차 전지의 충방전을 제어하기 위한 여러 보호 장치들을 더 포함할 수 있다.In the present invention, the battery may be a secondary battery, specifically, a lithium ion secondary battery. The present invention provides a battery pack including two or more pouch-type secondary batteries having the above-described characteristics. That is, the battery pack according to the present invention includes one or more pouch-type secondary batteries characterized in that the gas exhaust portion is interposed between the upper and lower pouch sealing portions of the pouch case and sealed. In addition, the battery pack according to the present invention may further include various protection devices for controlling charging and discharging of a secondary battery, such as a battery management system (BMS), in addition to the secondary battery.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by a limited embodiment and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent range of the claims to be described.

Claims (11)

전극 조립체를 수납하는 수납부, 상기 수납부의 외주면을 따라 형성된 실링부 및 전지 내부에서 발생된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함하는 전지용 파우치 외장재이며, 상기 가스 배기부는 실링부의 접합면 일정 영역에 삽입되며,
상기 가스 배기부는 서로 다른 융점을 갖는 제1 고분자 수지층 및 제2 고분자 수지층이 적층되며,
상기 제1 고분자 수지층과 제2 고분자 수지층의 융점의 차가 20℃ 이상이고,
상기 전지용 파우치 외장재는 상부 절연층, 금속층, 내부 절연층이 순차적으로 라미네이트된 것으로서 상기 내부 절연층의 열융착에 의해 밀봉되며 상기 내부 절연층은 가스 배기부의 표면에 형성된 상기 제1 및 제2 고분자 수지층보다 높은 융점을 갖는 것인 전지용 파우치 외장재.
A battery pouch exterior material including a storage unit accommodating the electrode assembly, a sealing unit formed along an outer circumferential surface of the storage unit, and a gas exhaust unit for discharging gas generated from the inside of the battery to the outside, and the gas exhaust unit Is inserted into,
In the gas exhaust unit, a first polymer resin layer and a second polymer resin layer having different melting points are stacked,
The difference between the melting point of the first polymer resin layer and the second polymer resin layer is 20°C or more,
The battery pouch exterior material is an upper insulating layer, a metal layer, and an inner insulating layer sequentially laminated and sealed by heat fusion of the inner insulating layer, and the inner insulating layer is formed of the first and second polymers formed on the surface of the gas exhaust part. A battery pouch exterior material having a melting point higher than that of the stratum.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서
상기 가스 배기부는 대면하여 열융착되는 실링부의 사이에 개재되며, 가스 배기부의 폭은 실링부의 폭과 같거나 커서 가스 배기부의 폭이 실링부의 폭을 커버하도록 설치되고, 가스 배기부가 개방되는 경우 전지 내외부가 연통되도록 배치되는 것인 전지용 파우치 외장재.
According to claim 1
The gas exhaust part is interposed between the sealing parts that are heat-sealed face to face, and the width of the gas exhaust part is the same as or larger than the width of the sealing part, so that the width of the gas exhaust part covers the width of the sealing part. The battery pouch case that is arranged to communicate.
 삭제delete 제1항에 있어서,
융융점이 낮은 고분자 수지층이 먼저 용융되어 제1층과 제2층 사이에 가스 배기구가 형성되는 것인 전지용 파우치 외장재.
The method of claim 1,
A battery pouch case where a polymer resin layer having a low melting point is first melted to form a gas exhaust port between the first layer and the second layer.
 제1항에 있어서,
상기 내부 절연층은 열융착성 고분자 수지를 포함하며, 상기 열융착성 고분자 수지는 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP) 및/또는 폴리프로필렌과 부틸렌과 에틸렌 삼원 공중합체를 포함하는 것인 전지용 파우치 외장재.
The method of claim 1,
The inner insulating layer includes a heat-sealable polymer resin, and the heat-sealable polymer resin includes casted polypropylene (CPP) and/or polypropylene, butylene, and an ethylene terpolymer. Pouch exterior material.
 제1항에 있어서,
상기 가스 배기부의 제1 고분자 수지층은 동일 배열 폴리프로필렌을 포함하는 것인 전지용 파우치 외장재.
The method of claim 1,
The first polymer resin layer of the gas exhaust unit is a battery pouch case comprising the same arrangement of polypropylene.
 제1항에 있어서,
상기 가스 배기부의 제2 고분자 수지층은 교대 배열 폴리프로필렌 및/또는 혼성 배열 폴리프로필렌을 포함하는 것인 전지용 파우치 외장재.
The method of claim 1,
The second polymer resin layer of the gas exhaust unit is a battery pouch case comprising alternating polypropylene and/or hybrid polypropylene.
 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수납하는 전지용 파우치 외장재를 포함하며, 상기 파우치 외장재는 1항, 5항 및 7항 내지 10항 중 어느 한 항에 따른 것인 이차 전지.A secondary battery comprising an electrode assembly and a battery pouch case housing the electrode assembly, wherein the pouch case is according to any one of items 1, 5, and 7 to 10.
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