KR102434893B1 - 내압 감지형 변색 파우치형 전지 - Google Patents

내압 감지형 변색 파우치형 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102434893B1
KR102434893B1 KR1020170159845A KR20170159845A KR102434893B1 KR 102434893 B1 KR102434893 B1 KR 102434893B1 KR 1020170159845 A KR1020170159845 A KR 1020170159845A KR 20170159845 A KR20170159845 A KR 20170159845A KR 102434893 B1 KR102434893 B1 KR 102434893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
battery
color
type battery
agent
Prior art date
Application number
KR1020170159845A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190061442A (ko
Inventor
최순형
오송택
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 KR1020170159845A priority Critical patent/KR102434893B1/ko
Publication of KR20190061442A publication Critical patent/KR20190061442A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102434893B1 publication Critical patent/KR102434893B1/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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • 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
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 수용하는 파우치형 전지에 있어서,
상기 파우치형 전지의 내압이 증가는 경우 상기 전지케이스 색상이 변하는 표시부가 전극단자부를 제외한 전지 표면의 적어도 일부에 부가되어 있으며,
상기 표시부는 상기 전지 내부의 내압을 감지하는 센서 부재; 및
상기 센서 부재로부터의 접촉 또는 상기 센서 부재의 면형에 의해 색상이 변하는 변색 부재를 포함하는 파우치형 전지에 대한 것이다.

Description

내압 감지형 변색 파우치형 전지 {Internal-Pressure Sensitive Color Changing Pouch-Type Battery}
본 발명은 내압 감지형 변색 파우치형 전지에 관한 것으로서, 구체적으로, 파우치형 전지의 내압이 증가하거나 온도가 상승하는 경우 전지케이스의 색상이 변하는 표시부가 전지에 부가되어 있어서, 시각적으로 전지의 팽창을 확인할 수 있는 파우치형 전지에 대한 것이다.
가솔린 차량, 디젤 차량에 의한 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등이 많은 관심을 끌고 있다. 이러한 전기 기반의 운송수단에는 이차전지를 포함한 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원이 필요하다.
이차전지는 형상에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 가격이 저렴하고 형태의 변형이 용이한 파우치형 전지가 많은 관심을 모으고 있다.
파우치형 전지는 전지케이스가 라미네이트 시트로 이루어진 전지를 의미하며, 전지케이스 내부에 전극조립체가 내장되는 구조이다.
일반적으로 외피가 유연한 파우치형 전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온 환경에 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지의 고온 현상에 의해 전지의 팽창이 야기될 수 있다.
그러나, 전지의 팽창은 외형이 변할 정도로 이루어지지 않는 한 내압의 이상 변화를 확인하기 어려운 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1은 전극 단자에 인접한 전지케이스의 외면에 열 변색 테이프를 부착한 전지팩을 개시하고 있으나, 상기 열 변색 테이프는 보호회로 인쇄 기판의 내측에 부착되고, 열 변색 테이프의 색상 변화를 감지하기 위한 컬러 센서를 추가적으로 포함하는 구조로 이루어지는 바, 전지의 온도 변화에 따른 색상 변화를 파악할 수 있을 뿐, 부피의 팽창을 확인할 수는 없다.
특허문헌 2는 전지케이스의 내압이 상승한 경우 전류 차단 기구가 작동되어 색상이 변화되는 등 외부에서 상태 인식이 가능한 전지를 개시하나, 이차전지의 압력 상승이 감압 부재로 전해지지 않고, 반전판이 반전되어 밀폐공간 내의 압력이 상승했을 경우에만 감압 부재 상태가 변화하기 때문에, 이차전지의 압력 상승을 정확하게 인식하기 어렵다.
특허문헌 3은 시온안료를 포함하는 온도변화 감지수단이 구비된 이차전지를 개시하나, 이차전지의 내압이 증가한 상태를 감지하는 수단은 개시하지 못하고 있다.
이와 같이 파우치형 전지의 내부에서 발생하는 가스에 의해 내압이 상승하는 경우, 전지가 팽창하여 벤팅이 이루어지기 전에 내압 이상을 용이하게 확인할 수 있는 뚜렷한 해결책이 아직까지 제시되지 않았다.
한국 공개특허공보 제2017-0019044호 일본 공개특허공보 제2015-060751호 한국 공개특허공보 제2006-0034819호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지 내부의 압력 증가 또는 온도 증가에 따른 내압 증가를 빠르게 확인할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 전지는,
라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 수용하는 파우치형 전지에 있어서,
상기 파우치형 전지의 내압이 증가하거나 온도가 상승하는 경우 상기 전지케이스 색상이 변하는 표시부가 전극단자부를 제외한 전지 표면의 적어도 일부에 부가되어 있으며,
상기 표시부는 상기 전지 내부의 내압 또는 온도 증가를 감지하는 센서 부재, 및 상기 센서 부재로부터의 접촉 또는 센서 주재의 변형에 의해 색상이 변하는 변색 부재를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
일반적으로 파우치형 전지의 전지케이스는 유연한 폴리머 소재로 이루어지기 때문에 전지의 사용 과정에서 발생하는 가스에 의한 팽창으로 형태 변형이 쉽게 일어날 수 있다.
상기, 파우치형 전지가 일정한 압력 이상으로 팽창되는 경우에는 벤팅이 일어나면서 전지의 폭발을 야기할 수 있는 바, 전지의 폭발이 일어나기 전 단계에서, 전지의 내압 상승을 미리 인식하여 불량 전지를 교체하는 등의 조치를 취할 필요가 있다.
이에, 본 발명과 같이, 전지의 표면에 전지가 이상 상태에 있음을 표시하는 표시부를 부가한 파우치형 전지를 사용하는 경우, 전지의 내압 증가 또는 온도 상승을 신속하게 인식할 수 있는 바, 이상 거동을 보이는 전지를 교체하여 폭발 내지 열폭주 현상이 일어나는 것을 사전에 방지하거나 다른 인접하는 전지의 작동에 영향을 주는 것을 미리 예방할 수 있다.
상기 표시부는 전지 내부의 내압 증가 또는 전지의 온도 증가를 감지하는 센서 부재 및 상기 센서 부재에서 전달하는 신호에 의해 색상이 변하는 변색 부재를 포함하는 구조로 이루어지는 바, 상기 센서 부재에서 전지의 압력을 감지하는 경우 변색 부재의 색상이 변함으로써 전지의 작동 이상을 외부에서 인식하게 할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 센서 부재는 전지의 내압이 증가하는 경우, 위치가 이동하거나, 형상이 변형됨으로써 상기 변색 부재의 상태 변화를 유도할 수 있으며, 예를 들어, 상기 센서 부재는 상기 전지의 내압 증가시, 전지케이스의 외측 방향으로 이동하면서 상기 변색 부재에 압력을 인가하는 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 센서 부재는 상기 변색 부재와 접촉함으로써 변색 부재에 압력을 인가할 수 있는 바, 상기 센서 부재는 일정한 통로를 따라 이동하여 변색 부재와 충돌할 수 있으며, 상기 충돌에 따라 인가되는 압력의 크기를 증가시키기 위하여 상기 센서 부재에서 변색 부재와 충돌하는 부분의 면적이 좁게 형성될 수 있다. 즉, 센서 부재의 형상은 변색 부재와 인접한 부분이 뾰족한 형상으로 이루어질 수 있는 바, 전체적으로 삼각뿔 내지 못과 같은 형태로 이루어질 수 있다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 센서 부재는 상기 변색 부재 내부에 위치한 상태에서, 센서 부재 자체의 형태가 변형됨으로써 상기 변색 부재의 상태 변화를 유도할 수 있다.
상기 변색 부재는, 상기 센서 부재의 이동 내지 형상 변형에 의해 압력이 인가되거나 상태 변화가 유도되면 상전이가 일어나는 물질인 제1제 및/또는 온도 증가시 변색되는 물질인 제2제를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1제는 과포화 용액 상태의 물질로서 충격이 인가되면 고체 상태로 상전이가 일어나는 물질일 수 있는 바, 상기 변색 부재에 포함되어 있는 제1제의 상(phase)이 고체로 변하면서 발열 현상이 일어날 수 있다. 이와 같이, 외부에서 인가되는 충격에 의해 상전이가 일어나는 물질이라면, 상기 제1제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상기 제1제는 아세트산나트륨, 티오황산나트륨일 수 있다.
상기 제2제는 상기와 같은 제1제가 상전이 되면서 발생하는 열에 의해 발색이 이루어질 수 있는 바, 상기 제2제는 투명 상태에서 유색 상태로 변경될 수 있고, 또는 특정 색상에서 다른 색상으로 변경될 수도 있다.
하나의 구체적인 예에서, 전지 표면에 부가된 표시부의 색상 변화를 외부에서 용이하게 인식할 필요가 있는 바, 상기 표시부가 상기 전지케이스의 외면 전체에 부가되어 있는 경우에는, 표시부의 위치에 상관 없이 전지의 모든 방향에서 전지의 이상 상태를 인식할 수 있을 것이다.
또는, 상기 표시부는 전지케이스의 상대적으로 면적이 넓은 양쪽 또는 한쪽 측면에 부가될 수 있는 바, 표시부의 부착 위치를 한정하는 경우, 상대적인 전지의 크기를 줄일 수 있으므로 컴팩트한 크기의 전지를 제공할 수 있다.
상기 변색 부재는 과포화 용액과 시온안료를 포함하는 구조로 이루어진 상태에서 전지의 표면에 부가되는 바, 상기 변색 부재를 구성하는 제1제 및 제2제가 투명한 파우치에 수납된 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 센서 부재가 상기 파우치의 외면에 충격을 인가하면 상기 파우치에 수용된 제1제의 상전이가 일어나고, 상기 상전이에 따른 발열반응에 따라 상기 제2제의 색상 변화가 발생하게 된다.
한편, 상기 전지의 외면에는 상기 표시부의 색상 변화를 인식할 수 있도록 일부가 개방된 라벨지가 부착될 수 있다.
즉, 상기 전지의 외면에 표시부가 부가되어 있고, 상기 표시부의 외면에는 추가적으로 라벨지가 부착될 수 있는 바, 상기 라벨지가 상기 표시부의 외면 전체를 감싸는 경우에는 외부에서 표시부의 변색을 인식할 수 없으므로, 상기 라벨지의 일부가 개방되어 있음으로써 상기 표시부가 외부로 노출되는 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 표시부는 전지케이스용 라미네이트 시트에 부착된 구조일 수 있는 바, 상기 변색 부재가 상기 라미네이트 시트의 최외측의 적어도 일부에 위치하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지케이스에서 표시부가 위치하는 부분의 전지케이스는, 외측에서 내측 방향으로 표시부, 외부 수지층, 배리어층 및 내부 접착층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 변색 부재는, 전지의 내압 증가시 상기 전지케이스를 관통하며 이동하는 센서 부재와 접촉하며 발색이 일어나는 구조일 수 있다.
즉, 상기 변색 부재는 전지케이스의 외부에 부착되어 있고, 센서 부재는 전지케이스의 내측에서 외측 방향으로 전지케이스를 관통하며 이동하여 상기 변색 부재와 접촉할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지를 단위 전지로 포함하는 전지팩을 제공한다.
구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 전지는 전지 내부의 압력 증가 또는 온도 증가 상태를 외부에서 확인할 수 있는 표시부를 포함하고 있는 바, 전지의 비정상적인 상태를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 전지의 내압 이상 상태를 신속하게 확인할 수 있으므로, 불량 전지를 교체하여 전지의 폭발 내지 발화를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 적용된 상태의 단면도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 적용된 상태의 단면도이다.
도 4는 제3실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 적용된 상태의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지의 분해 사시도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지(100)는 전지케이스(101)의 전면에 전극 단자(103)가 돌출되어 있고 후면에도 전극 단자(도시하지 않음)가 돌출된 양방향 전극조립체가 수납된 전지로서, 전지케이스(101)의 상하 및 앞뒤에 각각 변색 부재(110a, 110b, 110c, 110d)가 부가되어 있고, 도 1에는 도시되지 않았지만 전지케이스(101)의 양측면에도 표시부가 부가된 구조일 수 있다.
변색 부재(110c, 110d)에는 전극 단자가 관통하기 위한 관통구(111c, 111d)가 각각 형성되어 있다.
전지케이스(101)의 상면 및 하면에는 삼각뿔 형태의 센서 부재(120)가 관통될 수 있도록 센서 부재의 위치와 대응되는 위치에 개구(102)가 형성되어 있다.
즉, 도 1은 센서 부재(120)를 표시하기 위하여 전지케이스의 외부에 있는 것처럼 도시하였으나, 센서 부재(120)는 전지케이스의 개구(102)의 내측에 위치하다가, 전지의 내압이 증가하는 경우 외측으로 밀려나가며 변색 부재(110a, 110b, 110c, 110d)와 접촉하게 된다.
도 1에는 센서 부재(120) 및 개구(102)의 개수를 전지케이스(101)의 상면 및 하면 각각에 3개씩 도시하였으나, 1개 이상의 쌍으로 적용될 수 있으며, 복수의 센서 부재가 위치하는 경우에 적용되는 위치도 한정되지 않는다.
또한, 변색 부재(110c, 110d)에 압력을 인가하기 위한 센서 부재가 도시되어 있지 않지만, 추가할 수 있는 구조일 수도 있다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지에 적용된 제1실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 부가된 상태의 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 전지케이스(101)에는 개구(102)가 형성되어 있고, 개구(102)의 내부에는 센서 부재(120)가 위치하고 있다. 센서 부재(120)의 일부는 개구(102)의 내부에 있고, 나머지 일부는 전지케이스(101)의 내측에 위치하는 바, 전지의 내압이 증가하는 경우 전지케이스(101)의 내측에 위치하는 센서 부재(120) 부분이 변색 부재(110)방향으로 상향 이동하여 변색 부재(110)와 접촉하면서 충격을 인가하게 된다.
변색 부재(110)는 상전이가 일어나는 물질인 제1제(113) 및 온도 증가시 변색되는 물질인 제2제(114a)를 포함하고 있으며, 제1제(113) 및 제2제(114a)가 투명한 파우치(130)에 수납된 구조로 이루어져 있다.
변색 부재(110)에 충격이 인가되면 과포화 용액 상태인 제1제가 고체 상태로 상전이 되면서 발열 현상이 일어난다. 제1제(113)의 발열 현상에 따라 온도가 상승하면 제2제의 색상이 변하게 되는 바, 파우치(130)가 투명색으로 이루어지기 때문에 제2제(114a)가 제2제(114b)의 색으로 변하는 것을 외부에서 용이하게 인식할 수 있다.
또는 제1제가 고체상태로 상전이 되면서 제1제 자체가 색을 나타낼 수도 있다. 이러한 경우라면 별도의 제2제가 필요치 않을 수 있다.
도 3은 제2실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 부가된 상태의 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 전지케이스(201)의 표면에는 상전이가 일어나는 물질인 제1제(213) 및 온도 증가시 변색되는 물질인 제2제(214a)가 투명한 파우치(230)에 포함되는 표시부(210)가 위치한다. 또한, 표시부(210)의 내부에는 센서 부재(220a)가 위치하고 있는 바, 센서 부재(220a)는 파우치(230) 내부에 위치하면서 전지케이스(201)의 표면과 밀접하게 접하고 있는 장방형 또는 선형 구조일 수 있다.
이와 같이, 센서 부재가 파우치와 밀접하게 위치하기 때문에 전지 내부에서 가스가 생성되어 전지케이스(201)가 스웰링되는 경우, 전지케이스(201)의 변형에 따라 센서 부재(220a)의 형상도 전지케이스의 변형 형상과 대응되도록 (220b)로 변형된다.
센서 부재(220b)의 변형으로 인해 변색 부재(210)의 제1제(213)의 상변이 및 제2제(214a)의 제2제(214b)로의 색상 변화는 상기 도 2의 설명과 동일하므로 생략한다.
도 4는 제3실시예에 따른 전지케이스에 표시부가 부가된 상태의 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
전지케이스(301)는 외부 피복층(301a), 배리어층(301b) 및 내부 접착층(301c)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지고 외부 피복층(301a)의 외측에는 변색 부재(310)가 위치하고 있다.
변색 부재(310)는 전지케이스(301)와 일체형 구조로 이루어져 있으며, 상전이가 일어나는 물질인 제1제(313) 및 온도 증가시 변색되는 물질인 제2제(314a)가 투명한 파우치(330)에 수납된 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(301)에는 센서 부재(320)의 이동 통로가 되는 개구(302)가 형성되어 있는 바, 전지의 내압이 증가할 때 센서 부재(320)는 변색 부재(310) 방향으로 이동하여 접촉함으로써 변색 부재(310)에 압력을 인가한다.
압력이 인가된 변색 부재(310)의 제1제(313)의 상전이 및 제2제(314a)의 제2제(314b)로의 변색 과정은 상기 변색 부재(110, 210)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 2의 표시부와 도 4의 표시부의 차이점은, 도 2의 표시부는 전지케이스와 별도의 부재로서 전지케이스의 외부의 적어도 일부를 감싸는 구조인 반면, 도 4의 표시부는 전지케이스의 최외측에 일체로 결합된 라미네이트 구조인 점이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 표시부는 전지케이스 외면의 적어도 일부에 부가된 구조이며, 상기 표시부들의 외면에는 추가적으로 라벨지가 부착되어 있을 수 있고, 상기 표시부들의 색상 변화를 외부에서 시각적으로 인식하기 위하여 상기 라벨지는 표시부의 변색 부재가 노출될 수 있도록 일부가 개방된 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 파우치형 전지
101, 201, 301 : 전지케이스
102, 302 : 개구
103 : 전극 단자
110, 110a, 110b, 110c, 110d, 210, 310 : 변색 부재
111c, 111d : 관통구
113, 213, 313 : 제1제
114a, 114b, 214a, 214b, 314a, 314b : 제2제
120, 220a, 220b, 320 : 센서 부재
130, 230, 330 : 파우치
301a : 외부 피복층
301b : 배리어층
301c : 내부 접착층

Claims (13)

  1. 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 수용하는 파우치형 전지에 있어서,
    상기 파우치형 전지의 내압이 증가하는 경우 상기 전지케이스 색상이 변하는 표시부가 전극단자부를 제외한 전지 표면의 적어도 일부에 부가되어 있으며,
    상기 표시부는 상기 전지 내부의 내압을 감지하는 센서 부재; 및
    상기 센서 부로부터의 접촉 또는 상기 센서 부재의 변형에 의해 색상이 변하는 변색 부재;
    를 포함하는 파우치형 전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 센서 부재는 상기 전지의 내이 증가하는 경우, 전지케이스의 개구를 통해 외측 방향으로 이동하면서 상기 변색 부재에 압력을 인가하는 파우치형 전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서 부재는 상기 변색 부재 내부에 위치한 상태에서, 형태가 변형됨으로써 상기 변색 부재의 상태 변화를 유도하는 파우치형 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변색 부재는, 압력이 인가되거나 상태 변화가 유도되면 상전이가 일어나는 물질인 제1제 및 온도 증가시 변색되는 물질인 제2제를 포함하는 파우치형 전지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1제는 아세트산나트륨 또는 티오황산나트륨인 파우치형 전지.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제2제는 상기 제1제가 상전이 되면서 발생하는 열에 의해 발색이 이루어지는 파우치형 전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 표시부가 상기 전지케이스의 외면 전체에 부가되어 있는 파우치형 전지.
  9. 제5항에 있어서, 상기 변색 부재는 상기 제1제 및 상기 제2제가 투명한 파우치에 수납된 구조로 이루어진 파우치형 전지.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전지의 외면에는 상기 표시부의 색상 변화를 인식할 수 있도록 일부가 개방된 라벨지가 부착되어 있는 파우치형 전지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 변색 부재가 상기 라미네이트 시트의 최외측에 위치하는 구조로 이루어진 파우치형 전지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 변색 부재는, 전지의 내압 증가시 상기 전지케이스를 관통하며 이동하는 센서 부재와 접촉하며 발색이 일어나는 파우치형 전지.
  13. 제1항, 제3항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 파우치형 전지를 포함하는 전지팩.

KR1020170159845A 2017-11-28 2017-11-28 내압 감지형 변색 파우치형 전지 KR102434893B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170159845A KR102434893B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 내압 감지형 변색 파우치형 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170159845A KR102434893B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 내압 감지형 변색 파우치형 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190061442A KR20190061442A (ko) 2019-06-05
KR102434893B1 true KR102434893B1 (ko) 2022-08-22

Family

ID=66845192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170159845A KR102434893B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 내압 감지형 변색 파우치형 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102434893B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110649335B (zh) * 2019-10-08 2020-11-13 捷威动力工业江苏有限公司 一种锂离子电池的防热失控控制系统及方法
KR20220049141A (ko) 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 셀케이스의 팽창확인이 용이한 이차전지 및 팽창 여부 검사 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050744A (ja) 2003-07-31 2005-02-24 Yuasa Corp 円筒形アルカリ蓄電池および充電器
JP2014063737A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Robert Bosch Gmbh バッテリーの少なくとも１つのパラメータを監視するための方法および装置
JP2017126655A (ja) 2016-01-14 2017-07-20 セイコーエプソン株式会社 電子機器およびテープ印刷装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100646537B1 (ko) 2004-10-20 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR20140032917A (ko) * 2012-09-07 2014-03-17 주식회사 엘지화학 온도 기록이 가능한 파우치형 이차전지
JP5942950B2 (ja) 2013-09-19 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 二次電池
KR102051926B1 (ko) 2015-08-11 2019-12-04 주식회사 엘지화학 열 변색 염료가 포함된 테이프를 포함하는 전지팩

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050744A (ja) 2003-07-31 2005-02-24 Yuasa Corp 円筒形アルカリ蓄電池および充電器
JP2014063737A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Robert Bosch Gmbh バッテリーの少なくとも１つのパラメータを監視するための方法および装置
JP2017126655A (ja) 2016-01-14 2017-07-20 セイコーエプソン株式会社 電子機器およびテープ印刷装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190061442A (ko) 2019-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6600701B2 (ja) 改善した締結構造を有するバッテリーモジュール
JP5883944B2 (ja) 安全性の向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック
KR102324549B1 (ko) 벤팅 유도 장치를 포함하는 파우치형 이차전지
KR102364159B1 (ko) 전극 탭 절단 장치를 포함하는 파우치형 이차전지
KR101169205B1 (ko) 안전성이 향상된 중대형 전지팩
KR102555751B1 (ko) 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스
KR20120130361A (ko) 안전성이 향상된 전지팩
CN111183535A (zh) 用于为电动车辆供电的电池组
KR102434893B1 (ko) 내압 감지형 변색 파우치형 전지
CN110869998B (zh) 用于电池标签对齐的装置和方法
US20220115717A1 (en) Apparatus for detecting thermal runaway of battery for electric vehicle
KR20210082086A (ko) 열 폭주 검출 시스템 및 배터리 시스템
JP2013110039A (ja) 組電池
KR102085998B1 (ko) 보호 필름이 부착된 파우치형 전지셀
JP5601253B2 (ja) 電池の内圧状態検出装置
KR101810660B1 (ko) 전극단자 지지부가 형성되어 있는 전지모듈
KR20210103832A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
EP4009417A1 (en) Pouch-type secondary battery including pressure-sensing device for measuring internal pressure
JP7205984B2 (ja) 危険感知電池セル
CN114762173A (zh) 添加有膨胀感测单元的软包电池
CN115413385B (zh) 具有改进的安全性的袋状二次电池和包括其的电池模块
EP4340102A1 (en) Battery pack
CN115832486A (zh) 电池单体、电池和用电装置
JP2024500963A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant