KR102617202B1 - Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the Secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지의 변형 없이 결함 인자에 따른 전지의 열화 및 발화에 의한 전지의 양상을 구체적으로 관찰할 수 있는 결함 유발을 위한 이차전지 및 이차전지의 특성 평가 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지는 음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하고, 상기 캡슐은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.
The purpose of the present invention is to provide a secondary battery for causing defects and a method for evaluating the characteristics of the secondary battery, which can specifically observe the battery's deterioration and ignition according to defect factors without deforming the battery.
In order to achieve the above object, a secondary battery for causing defects according to the present invention includes an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator stacked between the negative electrode and the positive electrode, an exterior material surrounding the electrode assembly, and a defect factor contained therein. It may include a capsule disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material, and the capsule may be opened by physical stimulation.

Description

결함 유발을 위한 이차전지 및 이차전지의 특성 평가 방법{Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the Secondary battery}Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the secondary battery}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리적으로 개방되어 결함을 일으키는 인자를 포함하여 전지의 결함을 모사할 수 있는 결함 유발을 위한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to secondary batteries, and more specifically, to secondary batteries for causing defects that are physically open and capable of simulating defects in a battery, including factors that cause defects.

이차전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지로서, 일반적으로 축전지라고도 불린다.A secondary battery is a battery that converts chemical energy into electrical energy to supply power to an external circuit, and when discharged, receives external power and converts electrical energy into chemical energy to store electricity. It is also commonly called a storage battery. .

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 증가했고, 재충전이 가능한 이차전지 중 차세대 동력원으로 주목받는리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등과 같은 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공 산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이며, 특히 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 모터 구동원으로 널리 상용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source has increased. Among rechargeable secondary batteries, lithium secondary batteries, which are attracting attention as a next-generation power source, have high energy density, no memory effect, and can be used even when not in use. The degree of spontaneous discharge is small and it is very light, so it is widely used in portable electronic devices such as laptops, cameras, and cell phones. In addition, due to its high energy density characteristics, its use is increasingly being used in the defense industry, automation systems, and automobile and aviation industries. In particular, it is widely used as a motor drive source for electric vehicles and hybrid vehicles.

최근 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 시장의 성장에 따라 이차전지의 신뢰성 및 안전성 이슈가 중요해지고 있다. 따라서, 배터리의 발화, 에너지저장장치의 화재와 같은 안전 사고의 원인 규명이 요구되고 있다. 각종 발화 원인을 규명하기 위해서는 열화 및 발화된 전지의 분석 및 유사 배터리의 전기화학적 평가 등이 이루어지지만, 많은 시간 및 인력이 소요될 뿐만 아니라 다양한 결함요인이 복합적으로 얽혀있으므로 정확한 발화 원인 규명이 쉽지 않았다.With the recent growth of the electric vehicle and energy storage system (ESS) markets, issues of reliability and safety of secondary batteries are becoming important. Therefore, there is a need to identify the causes of safety accidents such as battery ignition and energy storage device fire. In order to identify various causes of ignition, analysis of deteriorated and ignited batteries and electrochemical evaluation of similar batteries are performed, but not only does it take a lot of time and manpower, but it is not easy to identify the exact cause of ignition because various defect factors are complexly intertwined.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0088763호를 참조하면 도 1에 도시된 것과 같이 종래의 쇼트 유발 장치를 포함한 리튬 이차전지는 내부 쇼트를 발생시키는 쇼트 유발 장치를 포함하고, 쇼트 유발 장치는 양극 활물질층(10), 도전성 페이스트층(20) 및 양극 활물질층(10)과 도전성 페이스트층(20) 사이에 위치하는 분리막(50), 양극 활물질층(10)과 분리막 (50)사이에 위치하는 제1 왁스층(40) 및 도전성 페이스트층(20)과 분리막(50) 사이에 위치하는 제2 왁스층(40)을 포함하고, 분리막(50) 내에 금속 포일부(60)가 삽입되어 전지 구동 중 전지 내부의 온도가 섭씨 60도씨를 넘어가게 되는 경우, 제1, 2 왁스층(30, 40)이 액상화되어 흘러내리게 되며, 이에 따라 양극 활물질층(10)과 도전성 페이스트층(20) 사이의 금속 포일부(60)가 양극 활물질층(10) 및 도전성 페이스트층(20)과 직접 접하게 됨으로써 금속 포일부(60)를 통해 전류가 흘러 내부 쇼트를 유발할 수 있다.In order to solve the above problem, referring to Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0088763, as shown in FIG. 1, a lithium secondary battery including a conventional short circuit trigger device includes a short circuit trigger device that generates an internal short circuit. The short-circuit inducing device includes a positive electrode active material layer 10, a conductive paste layer 20, a separator 50 located between the positive electrode active material layer 10 and the conductive paste layer 20, and a positive electrode active material layer 10. It includes a first wax layer 40 located between the separator 50 and a second wax layer 40 located between the conductive paste layer 20 and the separator 50, and a metal foil portion 60 within the separator 50. ) is inserted and the temperature inside the battery exceeds 60 degrees Celsius during battery operation, the first and second wax layers (30, 40) are liquefied and flow out, resulting in the positive electrode active material layer (10) and the conductive paste layer. As the metal foil portion 60 between (20) is in direct contact with the positive electrode active material layer 10 and the conductive paste layer 20, current may flow through the metal foil portion 60, causing an internal short circuit.

그러나, 종래 기술은 전지의 열폭주 양상만을 관찰할 수 있으며, 열폭주 이후의 전지가 물리적으로 손상을 입어 결함으로 인한 전지 내측의 현상을 직접적으로 분석하기는 어려웠다. However, the conventional technology can only observe the thermal runaway pattern of the battery, and the battery after thermal runaway is physically damaged, making it difficult to directly analyze the phenomenon inside the battery due to defects.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0088763호 (공개일자 2019.07.29.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0088763 (publication date 2019.07.29.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전지의 변형 없이 결함 인자에 따른 전지의 열화 및 발화에 의한 전지의 양상을 구체적으로 관찰할 수 있는 결함 유발을 위한 이차전지 및 이차전지의 특성 평가 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and the secondary battery and its characteristics for causing defects can specifically observe the battery's deterioration and ignition due to defect factors without deforming the battery. The purpose is to provide an evaluation method.

본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지는 음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하고, 상기 캡슐은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.A secondary battery for causing defects according to the present invention includes an electrode assembly including a cathode, an anode, and a separator stacked between the cathode and the anode, an exterior material surrounding the electrode assembly, and a defect factor accommodated therein, and inside the electrode assembly. Alternatively, it may include a capsule disposed inside the exterior material, and the capsule may be opened by physical stimulation.

더 나아가, 상기 전극 조립체는 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공을 더 포함하고, 상기 캡슐이 상기 타공에 삽입될 수 있다.Furthermore, the electrode assembly further includes a hole formed in at least one of the cathode, the separator, and the anode, and the capsule can be inserted into the hole.

이때, 상기 타공은 상기 음극과 상기 분리막에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막과 상기 양극에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 모두에 걸쳐 형성될 수 있다.At this time, the perforation may be formed across the cathode and the separator, between the separator and the anode, or across all of the cathode, the separator, and the anode.

더 나아가, 상기 전극 조립체는 상기 음극에 연결되는 음극탭 및 상기 양극에 연결되는 양극탭을 더 포함하고, 상기 캡슐은 상기 음극 및 상기 음극탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이, 상기 양극과 상기 양극탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이 중 적어도 하나 이상에 배치될 수 있다.Furthermore, the electrode assembly further includes a negative electrode tab connected to the negative electrode and a positive electrode tab connected to the positive electrode, and the capsule is between the area where the negative electrode and the negative electrode tab overlap each other and the exterior material, and the positive electrode and the positive electrode tab. It may be disposed in at least one of the areas where the positive electrode tab overlaps and the exterior material.

또한, 상기 캡슐은 상기 전극 조립체의 외측과 상기 외장재 사이의 잉여 공간에 배치될 수 있다.Additionally, the capsule may be disposed in a surplus space between the exterior of the electrode assembly and the exterior material.

또한, 상기 결함 인자는 열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체, 물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및 수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어질수 있다.In addition, the defect factors include deteriorated electrode particles, metal particles, dendritic lithium, solids consisting of lithium powder, water, hydrogen fluoride (HF), metal ions, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, and Lithium Difluorophosphate. Containing at least one selected from the group consisting of an electrolyte solution containing a high concentration of electrolyte additives, a fire extinguishing agent containing at least one of sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, and ammonium phosphate, a flame retardant, a gas generator, and an interface stabilizer. It may be made of at least one of an electrolyte, an electrolyte with a lower concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly, a liquid consisting of an electrolyte with a higher concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly, and a gas consisting of any one of hydrogen, methane, ethane, and carbon dioxide.

더 나아가, 상기 캡슐은 PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐 외장재를 포함할 수 있다.Furthermore, the capsule is made of PVdF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene-butadiene), polyimide, polyisobutylene, Sodium Carboxymethyl Cellulose, polyacrylic acid, It may include a capsule exterior material of either polyvinyl alcohol or wax.

더 나아가, 상기 캡슐을 개방하는 물리적 자극은 일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있다.Furthermore, the physical stimulus that opens the capsule may be at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain magnitude, an electromagnetic wave of a certain intensity, and an X-ray of a certain intensity.

본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법은, (1) 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하는 이차전지를 제공하는 단계, (2) 상기 이차전지에 상기 캡슐을 개방하여 결함 인자를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계 및 (3) 결함이 발생된 이차전지의 거동을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The method for evaluating the characteristics of a secondary battery according to the present invention includes (1) an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode, an exterior material surrounding the electrode assembly, and a defect factor contained therein; , providing a secondary battery including a capsule disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material, (2) applying a physical stimulus capable of releasing defective factors by opening the capsule to the secondary battery, and ( 3) It may be characterized by comprising the step of analyzing the behavior of the secondary battery in which a defect has occurred.

이때, 상기 단계 (2)는 상기 캡슐에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가할 수 있다.At this time, step (2) may apply at least one physical stimulus among pressure, temperature, magnetic field, electromagnetic waves, and X-rays to the capsule.

또한, 상기 단계 (3)은 상기 결함 인자 방출로 인한 상기 이차전지의 충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자 방출 전 대비 이차전지 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및 양극 및 음극 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석 중 적어도 하나 이상의 거동을 분석할 수 있다.In addition, step (3) is at least one of a change in the voltage profile during charging and discharging of the secondary battery due to the release of the defect agent, a change in temperature at the site of the release of the defect agent, deterioration, ignition, and expansion of the thickness of the secondary battery compared to before the release of the defect agent. At least one behavior may be analyzed among analysis before disassembly of the battery and analysis after disassembly of the battery including at least one of observation of anode and cathode surface changes, observation of surface composition changes, changes in crystal structure, and changes in electrode cohesion.

상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지는, 전극 조립체 또는 전극 조립체를 감싸는 외장재의 내측에 배치된 캡슐이 개방되며 결함 인자가 유출됨에 따라 전지의 열화 및 발화 연상을 캡슐이 배치되었던 원 위치(in-situ)에서 관찰할 수 있다.In the secondary battery for causing defects according to the present invention through the above configuration, the capsule disposed on the inside of the electrode assembly or the exterior material surrounding the electrode assembly is opened, and defect factors are leaked, thereby preventing deterioration and ignition of the battery. It can be observed in-situ.

또한, 전지 내에 캡슐을 설치하는 것이기 때문에 외부로부터 물리적 손상 및 전지의 변형 없이 결함 요인에 의한 전지의 열화 및 발화 현상을 확인할 수 있고, 캡슐의 사이즈를 조절함으로써 설치 위치를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이에 따라 다양한 위치에서의 열화 및 발화 현상을 확인할 수 있다.In addition, since the capsule is installed within the battery, deterioration and ignition of the battery due to defective factors can be checked without external physical damage or deformation of the battery, and the installation location can be freely adjusted by adjusting the size of the capsule. Deterioration and ignition phenomena can be confirmed in various locations.

또한, 캡슐 내에 결함 요인의 종류 함량 등을 자유롭게 조절할 수 있어, 결함 요인에 대한 다양한 환경에서 전지의 거동을 분석할 수 있으며, 열화 및 발화 양상에 대한 데이터베이스 구축이 가능한 효과가 있다.In addition, since the type and content of defect factors within the capsule can be freely adjusted, the behavior of the battery can be analyzed in various environments for defect factors, and a database on deterioration and ignition patterns can be established.

또한, 캡슐 개방 시기를 조절할 수 있으므로, 전지 구동 조건에 따른 결함 인자의 전기화학적 신호 등을 직접적으로 관찰할 수 있고, 전지의 변형 없이 결함 인자가 발현되기 때문에 전지 열화 이후의 분석이 가능한 효과가 있다.In addition, since the capsule opening timing can be adjusted, electrochemical signals of defective factors can be directly observed according to battery operating conditions, and since defective factors are expressed without deformation of the battery, analysis after battery deterioration is possible. .

도 1은 종래의 쇼트 유발 장치를 포함한 리츔 이차전지 단면도
도 2는 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 정면도
도 3은 본 발명에 따른 전극 조립체 분해도
도 4는 본 발명에 따른 캡슐 개방 실시도
도 5는 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 1 내지 3 실시예 단면도
도 6은 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 4 실시예 사시도
도 7은 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 5 실시예 사시도
도 8은 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법 순서도
도 9는 실시예 1에 따른 결함 인자를 발현하기 전과 후의 voltage profile
도 10은 비교예1 및 실시예 2의 결함 인자가 발현된 이후, 전해질 부반응물질인 가스 발생으로 인해 전지가 부풀어 오른 것을 확인한 사진
Figure 1 is a cross-sectional view of a Ritschoon secondary battery including a conventional short circuit inducing device.
Figure 2 is a front view of a secondary battery for causing defects according to the present invention.
Figure 3 is an exploded view of the electrode assembly according to the present invention
Figure 4 is a capsule opening implementation diagram according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of first to third examples of secondary batteries for causing defects according to the present invention.
Figure 6 is a perspective view of a fourth embodiment of a secondary battery for causing defects according to the present invention.
Figure 7 is a perspective view of a fifth embodiment of a secondary battery for causing defects according to the present invention.
8 is a flowchart of a method for evaluating characteristics of a secondary battery according to the present invention.
Figure 9 shows the voltage profile before and after expression of the defective factor according to Example 1.
Figure 10 is a photograph confirming that the battery swelled due to the generation of gas, which is an electrolyte side-reactant, after the defect factors of Comparative Example 1 and Example 2 were expressed.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that variations may exist.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the attached drawings. The attached drawings are merely examples to illustrate the technical idea of the present invention in more detail, so the technical idea of the present invention is not limited to the form of the attached drawings.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000)는, 음극(110), 양극(120) 및 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 적층되는 분리막(130)을 포함하는 전극 조립체(100), 상기 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200) 및 내부에 결함 인자(310)가 수용되고, 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되는 캡슐(300)을 포함하고, 상기 캡슐(300)은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 4, the secondary battery 1000 for causing defects according to the present invention includes a cathode 110, an anode 120, and a separator stacked between the cathode 110 and the anode 120. An electrode assembly 100 including an electrode assembly 100 (130), an exterior material 200 surrounding the electrode assembly 100, and a defect factor 310 accommodated therein, inside the electrode assembly 100 or inside the exterior material 200. It may include a capsule 300 disposed, and the capsule 300 may be opened by physical stimulation.

도 3과 같이, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 분리막(130)이 적층되어 형성된다.As shown in FIG. 3, the electrode assembly 100 is formed by stacking a separator 130 between the cathode 110 and the anode 120.

상기 외장재(200)는 상기 전극 조립체(100)의 외면 전체를 감싸며 상기 전극 조립체(100)는 상기 외장재(200)에 포장되어 적층 상태가 유지된다.The exterior material 200 covers the entire outer surface of the electrode assembly 100, and the electrode assembly 100 is wrapped in the exterior material 200 and maintained in a laminated state.

도 4와 같이, 상기 캡슐(300) 내부에는 상기 결함 인자(310)가 수용된다. 상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되고, 상기 캡슐(300)은 물리적 자극에 의해 개방되어 상기 캡슐(300) 내부에 있는 상기 결함 인자(310)가 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측으로 유출된다.As shown in FIG. 4, the defective factor 310 is accommodated inside the capsule 300. The capsule 300 is disposed inside the electrode assembly 100 or inside the exterior material 200, and the capsule 300 is opened by physical stimulation to remove the defect factor 310 inside the capsule 300. flows out inside the electrode assembly 100 or inside the exterior material 200.

상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100) 내측에 배치될 수 있고, 상기 전극 조립체(100)와 상기 외장재(200) 사이에 배치될 수 도 있으며, 상기 외장재(200)의 상면과 하면 사이에 배치될 수도 있다.The capsule 300 may be placed inside the electrode assembly 100, may be placed between the electrode assembly 100 and the exterior material 200, and may be disposed between the upper and lower surfaces of the exterior material 200. It may be deployed.

상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000)는 전극 조립체(100) 또는 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200)의 내측에 배치된 캡슐(300)이 개방되며 결함 인자(310)가 유출됨에 따라 전지(1000)의 열화 및 발화 연상을 캡슐(300)이 배치되었던 원 위치(in-situ)에서 관찰할 수 있다.In the secondary battery 1000 for causing defects according to the present invention through the above configuration, the capsule 300 disposed inside the electrode assembly 100 or the exterior material 200 surrounding the electrode assembly 100 is opened and the defect occurs. As the agent 310 flows out, deterioration and ignition of the battery 1000 can be observed in-situ where the capsule 300 was placed.

또한, 상기 결함 인자(310)는 열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체, 물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체(100)에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체(100)에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및 수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. In addition, the defect factor 310 is a solid made of any one of deteriorated electrode particles, metal particles, dendritic lithium, lithium powder, water, hydrogen fluoride (HF), metal ion, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, and Fluorinated carbonate. At least one selected from the group consisting of an electrolyte containing a high concentration of electrolyte additives such as Lithium Difluorophosphate, a fire extinguishing agent containing at least one of sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, and ammonium phosphate, a flame retardant, a gas generator, and an interface stabilizer. A liquid consisting of any one of the electrolyte solution contained therein, an electrolyte solution with a lower concentration than the electrolyte solution contained in the electrode assembly 100, an electrolyte solution with a higher concentration than the electrolyte solution contained in the electrode assembly 100, and any of hydrogen, methane, ethane, and carbon dioxide. It may be composed of at least one of the gases composed of one.

즉, 상기 결함 인자(310)는 고체, 액체, 기체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 서로 다른 물질 형태를 갖는 결함 인자(310)들의 복합적으로 상기 캡슐(300)에 수용될 수도 있다.That is, the defective factor 310 may be composed of at least one of solid, liquid, and gas, and a complex of defective factors 310 having different material forms may be accommodated in the capsule 300.

또한, 상기 캡슐(300)은 PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐(300) 외장재(200)를 포함할 수 있다.In addition, the capsule 300 is made of polyvinylidene fluoride (PVdF), styrene-butadiene (SBR), polyimide, polyisobutylene, sodium carboxymethyl cellulose, and polyacrylic acid. ), polyvinyl alcohol, and wax, the capsule 300 may include an exterior material 200.

상기 캡슐(300) 외장재(200)는 캡슐(300)을 이루는 재질로서 상기의 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The exterior material 200 of the capsule 300 is a material that makes up the capsule 300 and may be formed of any of the above materials.

또한, 상기 캡슐(300)을 개방하는 물리적 자극은 일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있다.Additionally, the physical stimulus that opens the capsule 300 may be at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, an electromagnetic wave of a certain intensity, and an X-ray of a certain intensity.

즉, 상기 캡슐(300)은 일정 압력이나 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파 도는 일정 강도의 X선 중 어느 하나의 자극에 의해서 개방되어 상기 결함 인자(310)가 상기 캡슐(300) 밖으로 유출될 수 있다.That is, the capsule 300 is opened by stimulation of any one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain magnitude, an electromagnetic wave of a certain intensity, or an X-ray of a certain intensity, and the defect factor 310 is released into the capsule 300 It may leak out.

또한, 캡슐(300)의 형태는 원통형, 캡슐(300)형, 직사각형, 구형, 직육면체, 마이셀 형태 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않고 일정 물리적 자극에 의해 개발될 수 있는 형태면 어떠한 형태도 적용이 가능하다.In addition, the shape of the capsule 300 may be cylindrical, capsule 300, rectangular, spherical, cuboid, micelle, etc., but is not limited to this and any shape that can be developed by a certain physical stimulus can be applied. possible.

도 5(a)를 참조하면, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공(140)을 더 포함하고, 상기 캡슐(300)이 상기 타공(140)에 삽입될 수 있다. 상기 캡슐(300)은 내부에 상기 결함 인자(310)를 보관해야 하므로 내부 수용공간을 갖고 일정 부피를 형성하게 된다. 따라서, 상기 캡슐(300)이 전극 조립체(100) 내측이나 상기 외장재(200) 내측에 배치되면 이차전지의 전체 크기 또는 두께가 증가하게 된다. 따라서, 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상에 상기 타공(140)이 형성되고, 상기 타공(140)에 상기 캡슐(300)이 삽입되어 이차전지의 전체 크기 또는 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 5(a), the electrode assembly 100 further includes a perforation 140 formed in at least one of the cathode 110, the separator 130, and the anode 120, and the Capsule 300 may be inserted into the hole 140. Since the capsule 300 must store the defective factor 310 inside, it has an internal accommodation space and forms a certain volume. Therefore, when the capsule 300 is placed inside the electrode assembly 100 or the exterior material 200, the overall size or thickness of the secondary battery increases. Accordingly, the perforation 140 is formed in at least one of the cathode 110, the separator 130, and the anode 120, and the capsule 300 is inserted into the perforation 140 to form a secondary battery. It can prevent the overall size or thickness from increasing.

상기 타공(140)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120) 중 어느 하나에만 형성될 수 있다.The perforation 140 may be formed only in one of the cathode 110, the separator 130, and the anode 120.

또한, 상기 타공(140)은 상기 음극(110)과 상기 분리막(130)에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막(130)과 상기 양극(120)에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 모두에 걸쳐 형성될 수 있다. In addition, the perforation 140 is formed across the cathode 110 and the separator 130, or between the separator 130 and the anode 120, or between the cathode 110 and the separator 130. ), can be formed across all of the anode 120.

상기 타공(140)은 복수개가 서로 다른 위치에 형성될 수 도 있으며, 상기 타공(140)이 상기 분리막(130) 또는 상기 분리막(130)과 상기 음극(110) 또는 상기 양극(120) 중 어느 하나에 걸쳐 형성되면, 상기 양극(120)과 상기 음극(110)이 접촉되지 않도록 상기 타공(140)에 상기 캡슐(300)이 맞춤 삽입되는 것이 바람직하다.A plurality of the perforations 140 may be formed at different positions, and the perforations 140 may be connected to the separator 130 or one of the separator 130 and the cathode 110 or the anode 120. When formed over, the capsule 300 is preferably inserted into the perforated hole 140 so that the anode 120 and the cathode 110 do not come into contact.

도 5(b)를 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120)이 적층된 상기 전극 조립체(100)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 캡슐(300)의 외주면은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상과 접촉되어 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5(b), the capsule 300 may be placed on the side of the electrode assembly 100 in which the cathode 110, the separator 130, and the anode 120 are stacked. The outer peripheral surface of the capsule 300 is preferably formed in contact with at least one of the cathode 110, the separator 130, and the anode 120.

도 5(c)를 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120)이 적층된 상태에서, 상기 음극(110)과 상기 분리막(130) 사이 상기 분리막(130)과 상기 양극(120) 사이에 적층 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5(c), the capsule 300 is between the cathode 110 and the separator 130 in a state in which the cathode 110, the separator 130, and the anode 120 are stacked. It may be stacked and arranged between the separator 130 and the anode 120.

도 6을 참조하면, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110)에 연결되는 음극(110)탭 및 상기 양극(120)에 연결되는 양극(120)탭을 더 포함하고, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110) 및 상기 음극(110)탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재(200) 사이, 상기 양극(120)과 상기 양극(120)탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재(200) 사이 중 적어도 하나 이상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6, the electrode assembly 100 further includes a cathode 110 tab connected to the cathode 110 and an anode 120 tab connected to the anode 120, and the capsule 300 Between the area where the negative electrode 110 and the negative electrode 110 tab overlap and the exterior material 200, and between the area where the positive electrode 120 and the positive electrode 120 tab overlap and the exterior material 200. It can be placed in at least one or more.

즉, 상기 캡슐(300)이 상기 음극(110)탭과 상기 음극(110)이 연결되는 지점 또는 상기 양극(120)탭과 상기 양극(120)이 연결되는 지점에 배치된 상태에서 상기 외장재(200)가 상기 전극 조립체(100) 및 상기 캡슐(300)을 감쌀 수 있다.That is, with the capsule 300 disposed at the point where the negative electrode 110 tab and the negative electrode 110 are connected or the positive electrode 120 tab and the positive electrode 120, the exterior material 200 ) may surround the electrode assembly 100 and the capsule 300.

도 7을 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100)의 외측과 상기 외장재(200) 사이의 잉여 공간에 배치될 수도 있다. 상기 잉여 공간은 상기 외장재(200)가 상기 전극 조립체(100)를 감쌀 때, 상기 전극 조립체(100)가 형성되지 않는 영역을 지칭하며, 상기 잉여 공간에 배치되는 상기 캡슐(300)은 적어도 일부가 상기 전극 조립체(100)와 접촉되거나, 아예 상기 전극 조립체(100)와 접촉되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 7 , the capsule 300 may be disposed in the excess space between the exterior of the electrode assembly 100 and the exterior material 200. The surplus space refers to an area in which the electrode assembly 100 is not formed when the exterior material 200 surrounds the electrode assembly 100, and at least a portion of the capsule 300 disposed in the surplus space is It may be in contact with the electrode assembly 100 or may not be in contact with the electrode assembly 100 at all.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법은 (1) 음극(110), 양극(120), 및 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 적층되는 분리막(130)을 포함하는 전극 조립체(100), 상기 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200) 및 내부에 결함 인자(310)가 수용되고, 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되는 캡슐(300)을 포함하는 이차전지(1000)를 제공하는 단계, (2) 상기 이차전지(1000)에 상기 캡슐(300)을 개방하여 결함 인자(310)를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계 및 (3) 결함이 발생된 이차전지(1000)의 거동을 분석하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 8, the method for evaluating the characteristics of a secondary battery according to the present invention includes (1) a cathode 110, an anode 120, and a separator 130 laminated between the cathode 110 and the anode 120. An electrode assembly 100 including an exterior material 200 surrounding the electrode assembly 100, and a defective factor 310 accommodated therein, which is disposed inside the electrode assembly 100 or inside the exterior material 200. Providing a secondary battery 1000 including a capsule 300, (2) applying a physical stimulus to the secondary battery 1000 to open the capsule 300 and release a defect factor 310. and (3) analyzing the behavior of the defective secondary battery 1000.

이때, 상기 단계 (2)는 상기 캡슐(300)에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가하는 것을 특징으로 한다.At this time, step (2) is characterized by applying at least one physical stimulus among pressure, temperature, magnetic field, electromagnetic waves, and X-rays to the capsule 300.

또한, 상기 단계 (3)은 상기 결함 인자(310) 방출로 인한 상기 이차전지(1000)의 충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자(310) 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자(310) 방출 전 대비 이차전지(1000) 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및 양극(120) 및 음극(110) 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석 중 적어도 하나 이상의 거동을 분석할 수 있다.In addition, step (3) is a change in the voltage profile during charging and discharging of the secondary battery 1000 due to the emission of the defect factor 310, a change in temperature at the emission site of the defect factor 310, deterioration, ignition, and defect factor. (310) Analysis before disassembly of the battery, including at least one of the following: expansion of the thickness of the secondary battery (1000) compared to before discharge, observation of surface changes of the anode (120) and cathode (110), observation of surface composition changes, crystal structure changes, and electrode binding force changes. At least one behavior may be analyzed during analysis after disassembly of a battery including at least one battery.

즉, 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법에서는 상기 캡슐(300)에 물리적 자극을 인가한 후 캡슐을 포함하는 이차전지(1000)를 해체하기 전이나 해체하고 난 후의 거동을 분석할 수 있다.That is, in the method for evaluating the characteristics of a secondary battery according to the present invention, the behavior of the secondary battery 1000 including the capsule before or after disassembly can be analyzed after applying a physical stimulus to the capsule 300.

도 9 내지 10을 참조하면, 상기한 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000) 및 이차전지의 특성 평가 방법의 특징을 포함하여 실시한 실험 과정 및 실험 결과는 하기와 같다.Referring to FIGS. 9 and 10, the experimental process and experimental results, including the characteristics of the secondary battery 1000 and the method for evaluating the characteristics of the secondary battery for causing defects according to the present invention, are as follows.

실시예 1 및 2의 전극 조립체(100)는 양극(120)은 전이금속산화물인 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 (L&F, Korea) 93 중량%, 도전재(Super P Li, Imerys) 4 중량%, 폴리비닐리덴 플로오르(PVdF, KF-1300, Kureha) 3 중량%로 제작하였으며, 음극(110)은 Graphite 92 중량%, 도전재(Super P Li, Imerys) 4 중량%, CMC/SBR 4 중량%로 설계되었다. 전해질은 리튬염인 LiPF6가 1.15 M 포함된 에틸렌 카보네이트 (Ethylene carbonate)/에틸메틸 카보네이트(Ethylmethyl carbonate) (부피비 3/7) (ENCHEM, Korea) 유기용매 혼합액을 분리막(130)으로는 PE를 사용하였다.The electrode assembly 100 of Examples 1 and 2 includes the anode 120 containing 93% by weight of a transition metal oxide, Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 (L&F, Korea), and a conductive material (Super P Li , Imerys). ) 4% by weight, polyvinylidene fluoride (PVdF, KF-1300, Kureha) 3% by weight, the cathode (110) is 92% by weight of graphite, 4% by weight of conductive material (Super P Li , Imerys), It was designed with 4% by weight of CMC/SBR. The electrolyte is an organic solvent mixture of ethylene carbonate/ethylmethyl carbonate (volume ratio 3/7) (ENCHEM, Korea) containing 1.15 M of LiPF 6 , a lithium salt, and PE is used as the separator 130. did.

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1에서는 HF의 농도가 높은 전해액이 함유된 결함 인자(310) 캡슐(300)을 양극(120)과 분리막(130) 사이에 위치한 후, 일정 압력을 가했을 때, 이차전지의 전압 프로파일이 A에서 B로 변화하였다. 결함 인자(310) HF가 발현됨에 따라 리튬염/용매의 분해 및 부반응 산물 형성에 의한 방전 구간에서의 이상 신호가 관찰되었으며, 양극(120)/음극(110)에 두꺼운 피막이 형성되어 전지 내의 저항 증가로 인한 CV 구간이 길어지는 것을 확인하였다.In Example 1, when the defect factor 310 capsule 300 containing an electrolyte solution with a high concentration of HF was placed between the anode 120 and the separator 130 and a certain pressure was applied, the voltage profile of the secondary battery was A changed to B. As the defect factor (310) HF was expressed, abnormal signals were observed in the discharge section due to decomposition of lithium salt/solvent and formation of side reaction products, and a thick film was formed on the anode (120)/cathode (110), increasing resistance in the battery. It was confirmed that the CV section became longer due to this.

또한, 결함 인자(310) 발현을 기점으로 20 cycle 이후, 전지가 기존대비 약 2배 두께 증가가 일어난 것을 관찰하였고, 특히, 결함 인자(310)가 발현된 셀을 고온 구동 하였을 시, 도 9와 같이 용량유지율이 크게 저하되는 것을 확인 할 수 있었다.In addition, after 20 cycles starting from the expression of the defective factor 310, it was observed that the thickness of the battery increased about twice compared to the previous one. In particular, when the cell in which the defective factor 310 was expressed was driven at high temperature, Likewise, it was confirmed that the capacity maintenance rate decreased significantly.

구동 이후 전지를 해체하여 전해액의 리튬 함량을 정량 분석 시, 기존 대비 약 25%의 리튬이 소모된 것을 확인할 수 있었으며 이는 결함 인자(310) 발현에 의한 리튬염 분해 및 부반응에 의한 것이라고 판단할 수 있었다.When the battery was dismantled after operation and the lithium content of the electrolyte was quantitatively analyzed, it was confirmed that about 25% of the lithium was consumed compared to the original. This was determined to be due to lithium salt decomposition and side reactions due to the expression of the defect factor (310). .

(실시예 2)(Example 2)

도 10을 참조하면, 비교예 1은 이차전지 내에 결함인자가 포함된 캡슐 없이 실시예 2와 동일한 전지 정보를 기준으로 제조된 이차전지이며, 실시예 2에서는 전이금속 이온 (M4+, M= Mn, Ni)이 함유된 전해액이 함유된 결함 인자(310) 캡슐(300)을 전극이 포함된 젤리롤 외부에 위치한 후, 일정 압력을 가했다.Referring to FIG. 10, Comparative Example 1 is a secondary battery manufactured based on the same battery information as Example 2 without a capsule containing a defect factor in the secondary battery, and in Example 2, transition metal ions (M 4+ , M = The defect factor (310) capsule (300) containing the electrolyte containing (Mn, Ni) was placed outside the jelly roll containing the electrode, and then a certain pressure was applied.

전이 금속 이온이 함유된 전해액 결함 인자(310)가 발현됨에 따라 양극(120)에서는 MF2 성분의 저항 층을 만들고, 음극(110)에서는 금속으로 용출 및 전착될 것으로 예상하며 이로 인한 전지 저항 증가 및 용량감소가 전압 프로파일에서 관찰되었다. 또한, 결함 인자(310) 발현을 기점으로 20 cycle 이후, 도 10과 같이 전지가 기존대비 약 3.5배 두께 증가가 일어난 것을 관찰하였다.As the electrolyte defect factor 310 containing transition metal ions is expressed, it is expected that a resistance layer of the MF 2 component will be created on the anode 120 and that the metal will be eluted and electrodeposited on the cathode 110, resulting in an increase in battery resistance and Capacitance reduction was observed in the voltage profile. In addition, after 20 cycles starting from the expression of the defect factor 310, it was observed that the thickness of the battery increased by about 3.5 times compared to the previous one, as shown in FIG. 10.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse. Of course, various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

1000 : 결함 유발을 위한 이차전지
100 : 전극 조립체 110 :음극
111 : 음극탭 120 : 양극
121 : 양극탭 130 : 분리막
140 : 타공
200 : 외장재
300 : 캡슐 310 : 결함 인자
1000: Secondary battery to cause defects
100: electrode assembly 110: cathode
111: negative tab 120: positive electrode
121: anode tab 130: separator
140: perforation
200: Exterior material
300: Capsule 310: Defect factor

Claims (11)

음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 감싸는 외장재; 및
내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐;을 포함하고,
상기 캡슐은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
An electrode assembly including a cathode, an anode, and a separator stacked between the cathode and the anode;
An exterior material surrounding the electrode assembly; and
It includes a capsule containing a defective factor therein and disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects, wherein the capsule is opened by physical stimulation.
제 1항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공;을 더 포함하고,
상기 캡슐이 상기 타공에 삽입되는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The electrode assembly is,
It further includes a perforation formed in at least one of the cathode, the separator, and the anode,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects in which the capsule is inserted into the hole.
제 2항에 있어서,
상기 타공은,
상기 음극과 상기 분리막에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막과 상기 양극에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 모두에 걸쳐 형성되는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 2,
The perforation is,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects, which is formed across the cathode and the separator, between the separator and the anode, or across all of the cathode, the separator, and the anode.
제 1항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
상기 음극에 연결되는 음극탭; 및
상기 양극에 연결되는 양극탭;을 더 포함하고,
상기 캡슐은,
상기 음극 및 상기 음극탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이, 상기 양극과 상기 양극탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이 중 적어도 하나 이상에 배치되는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The electrode assembly is,
a negative electrode tab connected to the negative electrode; and
It further includes a positive electrode tab connected to the positive electrode,
The capsule is,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects, which is disposed between at least one of the area where the negative electrode and the negative electrode tab overlap and the exterior material, and between the area where the positive electrode and the positive electrode tab overlap and the exterior material.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐은,
상기 전극 조립체의 외측과 상기 외장재 사이의 잉여 공간에 배치되는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The capsule is,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects, which is disposed in the surplus space between the outside of the electrode assembly and the exterior material.
제 1항에 있어서,
상기 결함 인자는,
열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체,
물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및
수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어지는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The defect factor is,
A solid consisting of any one of deteriorated electrode particles, metal particles, dendritic lithium, and lithium powder,
Electrolyte containing a high concentration of electrolyte additives such as water, hydrogen fluoride (HF), metal ions, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate, or any one or more of sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, and ammonium phosphate. An electrolyte solution containing at least one selected from the group consisting of extinguishing substances, flame retardants, gas generators, and interface stabilizers, an electrolyte solution with a lower concentration than the electrolyte solution included in the electrode assembly, and an electrolyte solution with a higher concentration than the electrolyte solution included in the electrode assembly. A liquid consisting of any of the following, and
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects made of at least one of the following gases: hydrogen, methane, ethane, or carbon dioxide.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐은,
PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐 외장재를 포함하는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The capsule is,
PVdF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene-butadiene), Polyimide, Polyisobutylene, Sodium Carboxymethyl Cellulose, Polyacrylic Acid, Polyvinyl Alcohol ) and wax for evaluating battery characteristics by causing defects, including a capsule exterior material.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐을 개방하는 물리적 자극은,
일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용되는 결함 유발에 의한 전지 특성 평가용 이차전지.
According to clause 1,
The physical stimulus that opens the capsule is,
A secondary battery for evaluating battery characteristics by causing defects to which at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, electromagnetic waves of a certain intensity, and X-rays of a certain intensity is applied.
(1) 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하는 이차전지를 제공하는 단계;
(2) 상기 이차전지에 상기 캡슐을 개방하여 결함 인자를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계; 및
(3) 결함이 발생된 이차전지의 거동을 분석하는 단계;
를 포함하는 이차전지의 특성 평가 방법.
(1) an electrode assembly including a cathode, an anode, and a separator stacked between the cathode and the anode, an exterior material surrounding the electrode assembly, and a defective factor accommodated therein, and disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material. Providing a secondary battery including a capsule;
(2) applying a physical stimulus to the secondary battery to open the capsule and release defective factors; and
(3) analyzing the behavior of a defective secondary battery;
Method for evaluating characteristics of secondary batteries including.
제 9항에 있어서,
상기 단계 (2)는,
상기 캡슐에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가하는 것인 이차전지의 특성 평가 방법.
According to clause 9,
In step (2),
A method for evaluating the characteristics of a secondary battery, comprising applying at least one physical stimulus of pressure, temperature, magnetic field, electromagnetic waves, and X-rays to the capsule.
제 9항에 있어서,
상기 단계 (3)은,
상기 결함 인자 방출로 인한 상기 이차전지의
충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자 방출 전 대비 이차전지 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및
양극 및 음극 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석
중 적어도 하나 이상의 거동을 분석하는 이차전지의 특성 평가 방법.
According to clause 9,
In step (3),
of the secondary battery due to the release of the defective factor.
Analysis before disassembly of the battery, including at least one of the following: voltage profile change during charging and discharging, temperature change at the defect factor release site, deterioration, ignition, and secondary battery thickness expansion compared to before defect factor release; and
Analysis after disassembly of the battery, including at least one of observation of changes in anode and cathode surfaces, changes in surface composition, changes in crystal structure, and changes in electrode cohesion.
A method for evaluating the characteristics of secondary batteries that analyzes the behavior of at least one of the following:
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