KR102288123B1 - 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩 - Google Patents

전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR102288123B1
KR102288123B1 KR1020180118864A KR20180118864A KR102288123B1 KR 102288123 B1 KR102288123 B1 KR 102288123B1 KR 1020180118864 A KR1020180118864 A KR 1020180118864A KR 20180118864 A KR20180118864 A KR 20180118864A KR 102288123 B1 KR102288123 B1 KR 102288123B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
safety plate
basic unit
semiconductor material
safety
set temperature
Prior art date
Application number
KR1020180118864A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200039213A (ko
Inventor
이한영
이경민
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020180118864A priority Critical patent/KR102288123B1/ko
Priority to US16/757,585 priority patent/US11404733B2/en
Priority to EP19868935.8A priority patent/EP3691021A4/en
Priority to CN201980005195.XA priority patent/CN111279544B/zh
Priority to PCT/KR2019/009048 priority patent/WO2020071623A1/ko
Publication of KR20200039213A publication Critical patent/KR20200039213A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102288123B1 publication Critical patent/KR102288123B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/623—Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/105—NTC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 전극조립체로서, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 구비하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체; 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하며, 상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고, 상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하여 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열한다.

Description

전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩{ELECTRODE ASSEMBLY, SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩에 관한 것으로서, 특히 안전성을 향상시킨 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 전해액, 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 그리고 상기 파우치는 상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 수용부와, 상기 수용부를 실링하는 실링부를 포함한다.
그러나 상기한 이차전지는 과충전 또는 외부 충격에 의한 쇼트 발생시 온도가 급상승하면서 발화 또는 폭발이 발생하는 문제점이 있었다.
특허등록번호 제10-0958649호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 과제는 전극조립체의 온도가 설정온도 이상 상승하는 것을 방지하고, 이에 따라 발화 또는 폭발하는 것을 방지하는 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체는 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 구비하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체; 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하며, 상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고, 상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하여 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열할 수 있다.
상기 제1 설정온도는 60℃~80℃일 수 있다.
상기 분리막은 상기 전극 보다 큰 면적을 가지고, 상기 제1 반도체소재는 상기 분리막과 동일한 면적을 가지며, 상기 제1 안전판은 상기 제1 또는 제2 전극과 동일한 면적을 가질 수 있다.
상기 안전단위체는, 상기 제1 안전판의 외측에 배치되는 제2 안전판과, 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판 사이에 구비되는 제2 반도체소재를 더 포함하며, 상기 제2 반도체소재는, 제2 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제2 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판과 제2 안전판을 연결하고 상기 제1 안전판의 열을 상기 제2 안전판으로 전도하면서 방열할 수 있다.
상기 제2 설정온도는 제1 설정온도 보다 높은 온도를 가질 수 있다. 특히 상기 제2 설정온도는 80℃~100℃일 수 있다.
상기 제1 안전판은 알루미늄(Al) 소재로 형성되고, 상기 제2 안전판은 구리(Cu) 소재로 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체소재와 동일한 크기를 가지고, 상기 제2 안전판은 상기 제1 안전판 보다는 크고 상기 제2 반도체소재 보다는 작거나 같은 크기를 가질 수 있다.
상기 제2 안전판의 두께는 상기 제1 안전판의 두께 보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체소재와 상기 제2 반도체소재는 게르마륨 또는 규소로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 포함하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체, 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하며,
상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고, 상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하고 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열할 수 있다.
상기 안전단위체는, 상기 제1 안전판의 외측에 배치되는 제2 안전판과, 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판 사이에 구비되는 제2 반도체소재를 더 포함하며,
상기 제2 반도체소재는, 제2 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제2 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판과 제2 안전판을 연결하고 상기 제1 안전판의 열을 상기 제2 안전판으로 전도하면서 방열할 수 있다.
상기 전극조립체는, 상기 제1 전극에 연결되고 끝단이 상기 케이스 밖으로 인출되는 제1 전극리드와, 상기 제2 전극에 연결되고 끝단이 상기 케이스 밖으로 인출되는 제2 전극리드를 포함하며, 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에는 제3 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드의 연결을 차단하는 한편, 제3 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드의 연결하여 쇼트를 발생시키는 제3 반도체소재를 포함할 수 있다.
상기 제3 설정온도는 제2 설정온도 보다 높은 온도를 가질 수 있다. 특히 상기 제3 설정온도는 100℃~110℃일 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩은 전극조립체, 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 구비한 이차전지를 포함하며, 상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 포함하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체, 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하고, 상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하며, 상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하고 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열할 수 있다.
본 발명의 전극조립체는 기본단위체와, 제1 안전판 및 제1 반도체소재를 구비한 안전단위체를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 온도가 제1 설정온도 이상 상승하면 안전단위체에 의해 전극조립체의 온도 상승을 억제할 수 있고, 이에 따라 전극조립체의 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
즉, 안전단위체는 전극조립체의 온도가 제1 설정온도 이하를 유지하면 절연체인 제1 반도체소재에 의해 기본단위체와 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 전극조립체의 온도가 제1 설정온도 이상 상승하면 절연체인 제1 반도체소재가 도체로 변화되면서 기본단위체와 제1 안전판을 연결하고, 이에 따라 상기 기본단위체에 발생한 열을 상기 제1 안전판으로 전도하여 방열할 수 있으며, 그 결과 전극조립체의 온도를 제1 설정온도 이상 상승하는 것을 방지하여 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 안전단위체는 제2 안전판과 제2 반도체소재를 포함하되, 상기 제2 반도체소재는 제1 반도체소재 보다 높은 온도에서 도체로 변화되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 온도가 제2 설정온도 이상으로 상승하면, 절연체인 제2 반도체소재가 도체로 변화되면서 제1 안전판과 제2 안전판을 연결하고, 이에 따라 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 및 제2 안전판으로 전도시켜서 방열할 수 있으며, 그 결과 전극조립체의 온도를 제2 설정온도 이상 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 안전단위체는 제3 반도체소재를 포함하되, 상기 제3 반도체소재는 제2 반도체소재 보다 높은 온도에서 도체로 변화되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 온도가 제3 설정온도 이상 상승하면 절연체인 제3 반도체소재가 도체로 변화되면서 제1 전극리드와 제2 전극리드를 연결시켜서 쇼트를 발생시키며, 이에 따라 전극조립체의 온도를 제3 설정온도 이상 상승하는 것을 방지하여 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 실험예를 나타낸 그래프.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체]
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 기본단위체(110), 및 상기 기본단위체(110)의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체(120)를 포함한다.
상기 기본단위체(110)는 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 구비하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 구조를 가진다.
예로, 상기 기본단위체(110)는 도 1을 참조하면, 상에서 하방향을 따라 교대로 적층되는 제1 전극(111) 및 제2 전극(113)와, 상기 제1 전극(111)과 제2 전극(113) 사이에 개재되는 분리막(112)을 포함한다.
상기 제1 전극(111)은 제1 집전체와 상기 제1 집전체의 표면에 코팅되는 제1 전극활물질층을 포함하며, 상기 제2 전극(113)은 제2 집전체와 상기 제2 집전체의 표면에 코팅되는 제2 전극활물질층을 포함한다.
여기서 제1 전극은 음극이고 제2 전극은 양극일 수 있다. 그리고 상기 제1 집전체는 구리(Cu)소재로 구비되고, 상기 제2 집전체는 알루미늄(Al)소재로 구비된다.
상기 안전단위체(120)는 기본단위체의 온도 상승을 억제시키기 위한 것으로, 상기 기본단위체(110)의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판(121), 및 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121) 사이에 구비되는 제1 반도체소재(122)를 포함한다.
상기 안전판(121)은 기본단위체의 온도 상승을 억제시키기 위한 것으로, 열전도성을 가진 금속 또는 비금속으로 형성되며, 바람직하게는 알루미늄(Al) 소재로 형성된다. 즉, 안전판(121)은 상기 기본단위체(110)의 온도 상승시 상기 기본단위체의 열을 흡수한 후 외부로 방열하며, 이에 따라 기본단위체의 온도 상승을 억제시킬 수 있다. 특히 알루미늄은 전기가 잘 통하는 금속으로, 상기 기본단위체에서 발생한 열을 효과적으로 흡수하여 방열할 수 있다.
한편, 상기 안전판(121)은 상기 제2 전극(113)의 집전체와 동일한 소재로 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체소재(122)는 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121) 사이에 구비되고 온도 변화에 따라 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)을 전류가 흐르게 연결하거나 또는 연결을 차단한다.
즉, 상기 제1 반도체소재(122)는 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도 이하를 유지하면 절연체를 유지함에 따라 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)의 연결을 차단한다. 이때 상기 기본단위체(110)에서 열이 발생하더라도 상기 제1 안전판(121)으로 전도되지 않는다. 한편, 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도 이상으로 상승하면, 제1 반도체소재(122)는 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)을 전류가 흐르게 연결하며, 이에 따라 상기 기본단위체(110)에서 발생한 열이 상기 제1 안전판(121)으로 전도되면서 방열하고, 그 결과 상기 기본단위체(110)의 온도를 제1 설정온도 이상으로 상승하지 못하게 억제할 수 있다.
다시 말해 상기 제1 반도체소재(122)는 기본단위체(110)의 온도 변화에 따라 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)를 연결하거나 또는 연결을 차단하며, 그 결과 기본단위체(110)의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
여기서 제1 설정온도는 60℃~80℃일 수 있다. 바람직하게는 80℃일 수 있다. 즉, 기본단위체(110)는 60℃~80℃에서, 바람직하게는 80℃에서 분리막(112)에 변화(즉, 수축)가 발생하며, 이때 쇼트 발생 가능성이 높아진다. 이를 방지하기 위해 상기 제1 설정온도를 60℃~80℃로 설정하면 기본단위체(110)의 온도를 60℃~80℃ 이상으로 상승하지 못하게 억제할 수 있으며, 이에 따라 분리막(112)에 변화가 발생하는 것을 미연에 방지하여 쇼트 발생 가능성을 낮출 수 있다.
한편, 상기 분리막(112)은 상기 제1 및 제2 전극(111)(113) 보다 큰 면적을 가지고, 상기 제1 반도체소재(122)는 상기 분리막(112)과 동일한 면적을 가진다. 즉, 상기 제1 반도체소재(122)를 분리막(112)과 동일한 면적으로 형성함에 따라 제1 설정온도 이하에서 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121) 사이를 전류가 흐르지 않게 분리시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 반도체소재(122)는 상기 분리막(112)과 동일한 두께를 가지며, 이에 따라 전극조립체(100)의 두께 증대를 최소화할 수 있다.
한편, 상기 제1 안전판(121)은 상기 제1 및 제2 전극(111)(113)과 동일한 면적을 가지고, 상기 제1 반도체소재(122) 보다는 작은 면적을 가진다. 이에 따라 상기 기본단위체(110) 및 상기 제1 안전판(121)에 사행불량이 발생하더라도 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)이 연결되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 안전판(121)은 제1 전극 및 제2 전극의 두께 보다 크게 구비되며, 이에 따라 제1 안전판(121)의 방열성을 크게 높일 수 있고, 그 결과 기본단위체(110)에서 발생하는 열을 보다 신속하게 흡수한 후 외부로 방열할 수 있다.
한편, 상기 제1 반도체소재(122)는 절연체에서 도체로 변하는 상전이 물질로 형성되며, 상기 상전이 물질은 게르마늄 또는 규소일 수 있다. 상기 게르마늄 또는 규소는 반도체로, 소정의 온도에서 전자를 이동시키는 특징을 가진다. 여기서 반도체인 게르마늄은 도 5를 참조하면, 낮은 온도에서 원자들의 진동운동이 크게 감소함에 따라 고저항을 가지며, 이에 따라 절연체를 형성한다. 그리고 온도가 상승하면 원자들의 진동운동이 증가되면서 저항이 감소하고, 이에 따라 절연체에서 도체로 변화하면서 전류가 잘 흐르게 된다. 정리하면 상기 제1 반도체소재(122)는 낮은 온도에서는 절연체가 되고, 높은 온도에서는 도체로 변화되는 성질을 가진다.
이와 같은 구성을 가진 상기 안전단위체(120)는 제1 안전판(121)과 제1 반도체소재(122)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도 이상 상승하지 못하게 억제할 수 있고, 그 결과 전극조립체(110)가 발화하거나 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 안전단위체(120)는 상기 제1 안전판(121)의 외측면 상에 배치되는 제2 안전판(123)과, 상기 제1 안전판(121)과 상기 제2 안전판(123) 사이에 구비되는 제2 반도체소재(124)를 더 포함한다. 즉, 상기 안전단위체(120)는 상기 제1 안전판(121)와 제1 반도체소재(122)로 기본단위체(110)의 온도 상승을 억제하지 못할 경우 제2 안전판(123)와 제2 반도체소재(124)를 통해 기본단위체(110)의 온도 상승을 다시 억제할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제2 안전판(123)은 제1 안전판(121)의 열이 전도되면서 상기 제1 안전판(121)과 함께 기본단위체에서 발생하는 열을 방열하며, 이에 따라 기본단위체(110)의 온도 상승을 억제한다.
여기서 상기 제2 안전판(123)은 열전도성을 가진 금속 또는 비금속으로 형성되며, 바람직하게는 구리(Cu) 소재로 형성된다. 즉, 구리(Cu)는 알루미늄 보다 높은 전도성을 가지며, 이에 따라 기본단위체에서 발생하는 열을 보다 효과적을 흡수한 후 외부로 방열할 수 있고, 그 결과 기본단위체(110)의 온도를 크게 억제시킬 수 있다.
특히 상기 제2 안전판(123)은 제1 전극(111)의 제1 집전체와 동일한 소재로 형성될 수도 있다.
상기 제2 반도체소재(124)는 상기 제1 안전판(121)와 제2 안전판(123) 사이에 구비되고, 온도 변화에 따라 상기 제1 안전판(121)와 제2 안전판(123)을 연결하거나 또는 연결을 차단한다.
즉, 상기 제2 반도체소재(124)는 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도 이하를 유지하면 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판(121)과 상기 제2 안전판(123)의 연결을 차단한다. 한편, 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도 이상으로 상승하면, 제2 반도체소재(124)는 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판(121)과 제2 안전판(123)을 전류가 흐르게 연결하며, 이에 따라 상기 제1 안전판(121)의 열이 상기 제2 안전판(123)으로 전도되면서 방열한다. 다시 말해, 기본단위체(110)에서 발생하는 열을 상기 제1 안전판(121) 및 제2 안전판(123)으로 전도시켜서 기본단위체(110)의 온도를 억제시키며, 그 결과 전극조립체의 발화 또는 폭발을 크게 방지할 수 있다,
한편, 상기 제2 설정온도는 상기 제1 설정온도 보다 높은 온도를 가진다. 예로, 상기 제2 설정온도는 80℃~100℃일 수 있다. 바람직하게는 100℃일 수 있다. 즉, 기본단위체(110)는 80℃~100℃에서, 바람직하게는 100℃에서 분리막(112)의 변화로 인해 발화가능성이 높게 발생한다. 이에 따라 상기 제2 설정온도를 80℃~100℃로 설정하면 기본단위체의 온도가 80℃~100℃ 이상으로 상승하지 못하게 억제할 수 있고, 그 결과 전극조립체의 발화를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기 제2 반도체소재(124)는 상기 제1 반도체소재(122) 보다 상전이 온도가 높은 물질로 형성된다. 이는 상기 제1 반도체소재(122)가 상전이 되더라도 상기 제2 반도체소재(124)가 상전이 되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 제2 반도체소재(124)와 상기 제1 반도체소재(122)는 게르마륨 또는 규소로 형성되되, 상기 제2 반도체소재(124)는 화합물을 더 포함함에 따라 상기 제1 반도체소재(122) 보다 상전이 온도가 높게 형성된다.
한편, 상기 제2 반도체소재(124)는 상기 제1 반도체소재(122)와 동일한 크기를 가지고, 제2 안전판(123)은 상기 제1 안전판(121) 보다는 크고 상기 제2 반도체소재(124) 보다는 작거나 같은 크기를 가진다. 이에 따라 전극조립체의 부피 증대를 방지하는 한편, 제2 설정온도 이하에서 제1 안전판(121)과 제2 안전판(123)이 연결되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제2 안전판(123)의 두께는 상기 제1 안전판(121)의 두께 보다 두껍게 형성되며, 이에 따라 상기 제2 안전판(123)의 방열성을 상기 제1 안전판(121)의 방열성 보다 높게 형성할 수 있고, 그 결과 기본단위체(110)를 보다 안정적으로 온도를 감소시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 안전단위체(120)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 기본단위체의 온도상승을 억제할 수 있고, 그 결과 발화 및 폭발을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(10)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100), 및 상기 전극조립체(100)를 수용하는 케이스(200)를 포함한다.
상기 전극조립체(100)는 분리막(112)을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극(111)(113)을 포함하되, 최외각에 제1 전극(111)이 적층되는 기본단위체(110), 및 상기 기본단위체(110)의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체(120)를 포함한다.
상기 안전단위체(120)는 상기 기본단위체(110)의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판(121), 및 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121) 사이에 구비되는 제1 반도체소재(122)를 포함한다.
여기서 상기 제1 반도체소재(122)는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)을 전도 가능하게 연결하며, 이에 따라 상기 기본단위체(110)의 열을 상기 제1 안전판(121)으로 전도하여 방열한다.
또한, 상기 안전단위체(120)는 상기 제1 안전판(121)의 외측면 상에 배치되는 제2 안전판(123)과, 상기 제1 안전판(121)과 상기 제2 안전판(123) 사이에 구비되는 제2 반도체소재(124)를 더 포함한다. 즉 상기 안전단위체(120)는 상기 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도 이하시 상기 제2 반도체소재(124)는 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판(121)과 상기 제2 안전판(123)의 연결을 차단하는 한편, 상기 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도 이상시 상기 제2 반도체소재(124)는 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판(121)과 제2 안전판(123)을 전도 가능하게 연결하며, 이에 따라 상기 제1 안전판(121)의 열을 상기 제2 안전판(123)으로 전도하고 방열하여 전극조립체의 온도 상승을 억제한다.
상기 케이스(200)는 전극조립체(100)를 수용하는 수용부와, 상기 수용부를 밀봉하는 실링부를 포함한다.
한편, 상기 전극조립체(100)는, 상기 제1 전극(111)에 연결되고 끝단이 상기 케이스(200) 밖으로 인출되는 제1 전극리드(111a)와, 상기 제2 전극(113)에 연결되고 끝단이 상기 케이스(200) 밖으로 인출되는 제2 전극리드(113a)를 포함한다.
여기서 상기 제1 전극리드(111a)와 상기 제2 전극리드(113a) 사이에는 기본단위체의 온도가 제3 설정온도 이하를 유지하면 절연체가 됨에 따라 상기 제1 전극리드(111a)와 상기 제2 전극리드(113a)의 전도되지 않게 연결을 차단하는 한편, 기본단위체의 온도가 제3 설정온도 이상 상승하면 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 전극리드(111a)와 상기 제2 전극리드(113a)를 전도 가능하게 연결하여 쇼트를 발생시키는 제3 반도체소재(125)를 포함한다.
즉, 상기 제3 반도체소재(125)는 기본단위체(110)의 온도 변화에 따라 상기 제1 전극리드(111a)와 상기 제2 전극리드(113a)의 연결을 차단하거나 연결하며, 이에 따라 기본단위체(110)가 제3 설정온도 이상 상승하는 것을 억제할 수 있고, 그 결과 기본단위체(110)가 열폭주되면서 발화 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제3 반도체소재(125)는 상전이 물질로 형성될 수 있다.
여기서 상기 제3 설정온도는 상기 제2 설정온도 보다 높은 온도를 가진다. 예로, 상기 제3 설정온도는 100℃~110℃일 수 있다. 바람직하게는 110℃일 수 있다. 즉, 기본단위체(110)는 100℃~110℃에서, 바람직하게는 110℃ 이상에서 열폭주(열에 의한 열화나 파괴)가 발생하며, 이에 따라 상기 제3 설정온도를 100℃~110℃로 설정함에 따라 기본단위체의 열폭주를 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(10)는 안전단위체(120)가 구비된 전극조립체(100)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체(100)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(10)의 사용상태를 설명한다.
먼저, 이차전지(10)를 충전하면, 케이스(200)에 수용된 전극조립체(100)의 기본단위체(110)가 충전되면서 온도가 상승한다. 여기서 전극조립체(100)의 기본단위체(110)가 과충전될 경우 기본단위체(110)의 온도가 급상승하게 되는데, 이때 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도인 60℃~80℃ 이상 상승하면 안전단위체(120)에 의해 기본단위체(110)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
즉, 상기 안전단위체(120)는 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도 이하를 유지하면 제1 반도체소재(122)가 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)의 연결을 차단하는 한편, 기본단위체(110)의 온도가 제1 설정온도 이상 상승하면 제1 반도체소재(122)가 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체(110)와 상기 제1 안전판(121)을 전도 가능하게 연결하며, 이에 따라 상기 기본단위체(110)에서 발생한 열이 상기 제1 안전판(121)으로 전도되면서 외부로 방열되고, 그 결과 상기 기본단위체(110)의 온도를 제1 설정온도 이하로 억제시킬 수 있다.
한편, 상기 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도인 80℃~100℃ 이상 상승하면, 상기 안전단위체(120)는 제2 안전판(123)과 제2 반도체소재(124)를 통해 상기 기본단위체(110)의 온도 상승을 다시 억제시킨다.
즉, 기본단위체(110)의 온도가 제2 설정온도 이상 상승하면, 상기 제2 반도체소재(124)는 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판(121)과 제2 안전판(123)을 전도 가능하게 연결하며, 이에 따라 상기 제1 안전판(121)의 열을 상기 제2 안전판(123)으로 전도하면서 방열한다. 즉, 기본단위체(110)에서 발생한 열은 상기 제1 안전판(121)과 제2 안전판(123)을 통해 흡수된 후 외부로 방열됨에 따라 제2 설정온도 이하로 억제되며, 그 결과 발화 또는 폭발을 크게 방지할 수 있다,
한편, 상기 기본단위체(110)의 온도가 계속 상승하여 열폭주가 발생할 경우 상기 안전단위체(120)는 제3 반도체소재(125)를 통해 상기 기본단위체(110)의 온도상승을 억제한다.
즉, 기본단위체(110)의 온도가 제3 설정온도인 100℃~110℃까지 상승할 경우 제3 반도체소재(125)가 절연체에서 도체로 변화되면서 기본단위체(110)에 구비된 제1 전극리드(111a)와 제2 전극리드(113a)의 연결하여 조기에 쇼트를 발생시키며, 이에 따라 기본단위체(110)의 전압과 온도를 감소시킴에 따라 기본단위체(110)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
한편, 제2 실시예에 따른 이차전지를 포함하여 전지팩을 구현할 수도 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩]
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩는 이차전지와, 상기 이차전지를 수용하는 팩케이스를 포함하고, 상기 이차전지는 전극조립체, 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다.
상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 포함하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체, 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함한다.
상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함한다.
상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하고 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열한다.
여기서 상기 이차전지는 전술한 제2 실시예에 따른 이차전지와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지팩는 안전성을 크게 높일 수 있다.
[실험예]
본 발명의 제1 반도체소재로 게르마늄을 준비하고, 상기 게르마늄의 온도 변화에 따른 저항값을 측정한다. 그 결과 도 5에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 5의 그래프를 참조하면, 게르마늄은 60℃~80℃에서 대략 3500Ω~2000Ω의 저항을 가진다. 즉 상기 게르마늄이 3500Ω~2000Ω에서는 고저항을 가짐에 따라 전류가 흐르지 않는 절연체의 성질을 가진다. 그리고 80℃ 이상에서는 대략 2000Ω 이하의 저항을 가진다. 즉 상기 게르마늄이 2000Ω 이하부터 전류가 점차 흐르게 되는 도체의 성질을 가진다. 다시 말해 절연체에서 도체로 성질이 변화하게 된다.
따라서 본 발명의 제1 반도체소재는 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 게르마늄을 사용함에 따라 기본단위체의 온도 변화에 따라 기본단위체의 온도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
10: 이차전지
100: 전극조립체
110: 기본단위체
120: 안전단위체
121: 제1 안전판
122: 제1 반도체소재
123: 제2 안전판
124: 제2 반도체소재
125: 제3 반도체소재

Claims (14)

  1. 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 구비하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체; 및
    상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하며,
    상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고,
    상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하여 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열하며,
    상기 제1 설정온도는 60℃~80℃이고,
    상기 제1 반도체소재는 상기 분리막과 동일한 면적 및 두께를 가지는 전극조립체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리막은 상기 전극 보다 큰 면적을 가지고,
    상기 제1 안전판은 상기 제1 또는 제2 전극과 동일한 면적을 가지는 전극조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 안전단위체는, 상기 제1 안전판의 외측에 배치되는 제2 안전판과, 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판 사이에 구비되는 제2 반도체소재를 더 포함하며,
    상기 제2 반도체소재는, 제2 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제2 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판과 제2 안전판을 연결하고 상기 제1 안전판의 열을 상기 제2 안전판으로 전도하면서 방열하는 전극조립체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 설정온도는 80℃~100℃인 전극조립체.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 안전판은 알루미늄(Al) 소재로 형성되고, 상기 제2 안전판은 구리(Cu) 소재로 형성되는 전극조립체.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 반도체소재는 상기 제1 반도체소재와 동일한 크기를 가지고,
    상기 제2 안전판은 상기 제1 안전판 보다는 크고 상기 제2 반도체소재 보다는 작거나 같은 크기를 가지는 전극조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 안전판의 두께는 상기 제1 안전판의 두께 보다 두껍게 형성되는 전극조립체.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 반도체소재와 상기 제2 반도체소재는 게르마륨 또는 규소로 형성되는 전극조립체.
  10. 전극조립체; 및
    상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며,
    상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 포함하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체, 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하며,
    상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고,
    상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하고 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열하며,
    상기 제1 설정온도는 60℃~80℃이고,
    상기 제1 반도체소재는 상기 분리막과 동일한 면적 및 두께를 가지는 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 안전단위체는, 상기 제1 안전판의 외측에 배치되는 제2 안전판과, 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판 사이에 구비되는 제2 반도체소재를 더 포함하며,
    상기 제2 반도체소재는, 제2 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 안전판과 상기 제2 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제2 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 안전판과 제2 안전판을 연결하고 상기 제1 안전판의 열을 상기 제2 안전판으로 전도하면서 방열하는 이차전지.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 전극조립체는, 상기 제1 전극에 연결되고 끝단이 상기 케이스 밖으로 인출되는 제1 전극리드와, 상기 제2 전극에 연결되고 끝단이 상기 케이스 밖으로 인출되는 제2 전극리드를 포함하며,
    상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드 사이에는 제3 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드의 연결을 차단하는 한편, 제3 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 제1 전극리드와 상기 제2 전극리드의 연결하여 쇼트를 발생시키는 제3 반도체소재를 포함하는 이차전지.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 설정온도는 100℃~110℃인 이차전지.
  14. 전극조립체, 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 구비한 이차전지를 포함하며,
    상기 전극조립체는, 분리막을 개재한 상태로 적층되는 제1 및 제2 전극을 포함하되, 최외각에 제1 전극이 적층되는 기본단위체, 및 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 안전단위체를 포함하고,
    상기 안전단위체는, 상기 기본단위체의 최외각면 상에 배치되는 제1 안전판, 및 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판 사이에 구비되는 제1 반도체소재를 포함하고,
    상기 제1 반도체소재는, 제1 설정온도 이하시 절연체가 됨에 따라 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판의 연결을 차단하는 한편, 제1 설정온도 이상시 절연체에서 도체로 변화되면서 상기 기본단위체와 상기 제1 안전판을 연결하고 상기 기본단위체의 열을 상기 제1 안전판으로 전도하면서 방열하며,
    상기 제1 설정온도는 60℃~80℃이고,
    상기 제1 반도체소재는 상기 분리막과 동일한 면적 및 두께를 가지는 전지팩.
KR1020180118864A 2018-10-05 2018-10-05 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩 KR102288123B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180118864A KR102288123B1 (ko) 2018-10-05 2018-10-05 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩
US16/757,585 US11404733B2 (en) 2018-10-05 2019-07-23 Electrode assembly, secondary battery comprising the same, and battery pack
EP19868935.8A EP3691021A4 (en) 2018-10-05 2019-07-23 ELECTRODE ARRANGEMENT AND SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK WITH IT
CN201980005195.XA CN111279544B (zh) 2018-10-05 2019-07-23 电极组件、包括该电极组件的二次电池以及电池组
PCT/KR2019/009048 WO2020071623A1 (ko) 2018-10-05 2019-07-23 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180118864A KR102288123B1 (ko) 2018-10-05 2018-10-05 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200039213A KR20200039213A (ko) 2020-04-16
KR102288123B1 true KR102288123B1 (ko) 2021-08-11

Family

ID=70055465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180118864A KR102288123B1 (ko) 2018-10-05 2018-10-05 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11404733B2 (ko)
EP (1) EP3691021A4 (ko)
KR (1) KR102288123B1 (ko)
CN (1) CN111279544B (ko)
WO (1) WO2020071623A1 (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100615164B1 (ko) 2000-02-07 2006-08-25 삼성에스디아이 주식회사 2 차 전지
JP2002203562A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
KR100958649B1 (ko) 2002-12-27 2010-05-20 삼성에스디아이 주식회사 전지부와, 이의 감는 방법과, 이를 채용하여 제조된 리튬이차 전지
JP4984456B2 (ja) 2005-08-19 2012-07-25 トヨタ自動車株式会社 電池
KR100670485B1 (ko) 2005-09-30 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101014817B1 (ko) 2007-12-14 2011-02-14 주식회사 엘지화학 안전 부재를 포함하고 있는 스택/폴딩형 전극조립체 및그것의 제조방법
JP5343465B2 (ja) * 2008-09-11 2013-11-13 マツダ株式会社 蓄電装置
KR101466405B1 (ko) * 2008-09-17 2014-11-27 주식회사 엘지화학 전지용 전극 집전체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101401102B1 (ko) 2011-06-30 2014-05-30 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체 및 이를 포함한 리튬 이차전지
KR101815712B1 (ko) 2012-07-10 2018-01-08 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JPWO2014148585A1 (ja) 2013-03-22 2017-02-16 日本碍子株式会社 熱スイッチ、温度調整構造、およびバッテリーパック
KR101720619B1 (ko) * 2013-10-08 2017-03-28 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR101558702B1 (ko) * 2013-12-19 2015-10-08 현대자동차주식회사 고전압 배터리
KR101889593B1 (ko) * 2015-04-03 2018-08-17 주식회사 엘지화학 안전부재를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
CN106486437A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 谢彦君 一种半导体电极整体件及冷却装置
KR102028073B1 (ko) * 2016-06-09 2019-10-04 주식회사 엘지화학 이차전지 및 전지팩

Also Published As

Publication number Publication date
CN111279544B (zh) 2023-07-28
US11404733B2 (en) 2022-08-02
KR20200039213A (ko) 2020-04-16
WO2020071623A1 (ko) 2020-04-09
EP3691021A4 (en) 2021-01-27
EP3691021A1 (en) 2020-08-05
CN111279544A (zh) 2020-06-12
US20210083341A1 (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100686844B1 (ko) Ｐｔｃ소자를 구비한 이차전지
JP5286244B2 (ja) 保護回路基板、二次電池及び電池パック
US11984567B2 (en) Battery module
US20200006823A1 (en) Battery module
CN106654137B (zh) 蓄电池单元
JP2007035638A (ja) 二次電池
EP2793293B1 (en) Rechargeable battery
KR101766047B1 (ko) 배터리 셀
US11145944B2 (en) Protection device and battery
US9099695B2 (en) Battery pack with reinforced coupling member
KR101744090B1 (ko) 단락부재는 갖는 이차 전지
JP2007123016A (ja) 電池パック
KR20160049889A (ko) 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법
KR100804893B1 (ko) 전지캡과 ｐｔｃ 소자의 접속 구조 및 이를 이용한 이차전지
KR101261707B1 (ko) 가스 방출부를 구비한 배터리 팩
EP3783730B1 (en) Secondary battery
KR20170095040A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102288123B1 (ko) 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 전지팩
US10734630B2 (en) Secondary battery with improved safety
KR20110000994A (ko) 이차 전지
KR102170303B1 (ko) 파우치형 이차전지
US20220376321A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising the same
KR20080038662A (ko) 이차전지
KR20140129600A (ko) 이차전지 및 이에 적용되는 이차전지용 부품
KR100502354B1 (ko) 파우치형 리튬 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant