KR20050014426A - The secondary battery with an improved safty - Google Patents

The secondary battery with an improved safty

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KR20050014426A
KR20050014426A KR1020030053060A KR20030053060A KR20050014426A KR 20050014426 A KR20050014426 A KR 20050014426A KR 1020030053060 A KR1020030053060 A KR 1020030053060A KR 20030053060 A KR20030053060 A KR 20030053060A KR 20050014426 A KR20050014426 A KR 20050014426A
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Abstract

PURPOSE: Provided are a battery packaging material which inhibits the generation of heat inside a battery due to the current flowing into the aluminum and copper foils outside a packaging material when an electrically conductive material such as a nail penetrates through a battery, thereby improving the stability of a battery, and a secondary battery packaged with the battery packaging material. CONSTITUTION: The battery packaging material comprises an aluminum laminate film comprising an internal adhesive layer, a middle aluminum layer and an external polymer layer, wherein an electrically conductive metal foil(7) is adhered to at least one surface of upper surface and lower surface of a battery at the outside of the battery packaging material, and the metal foil can be connected with at least one electrode terminal of positive electrode terminal and negative electrode terminal of a battery when the battery is packaged with the battery packaging material. Preferably the metal foil is prepared by using a material selected from the group consisting of a metal, a metal oxide and a metal alloy. Preferably if the metal foil is aluminum, it is connected with a positive electrode terminal, and if copper, it is connected with a negative electrode terminal.

Description

안정성이 향상된 이차 전지{THE SECONDARY BATTERY WITH AN IMPROVED SAFTY}Secondary battery with improved stability {THE SECONDARY BATTERY WITH AN IMPROVED SAFTY}

본 발명은 안정성이 향상된 신규 구조의 포장재로 포장된 이차 전지에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 포장재는 리튬 이차 전지, 특히 리튬 폴리머 전지에 사용가능하다.The present invention relates to a secondary battery packaged with a packaging material of a novel structure with improved stability. In particular, the packaging material of the present invention can be used in lithium secondary batteries, in particular lithium polymer batteries.

비수용성 전해질을 사용하는 리튬 이차 전지는 고전압과 고용량, 고출력, 경량성으로 인해 휴대용 전자기기의 동력원으로 최근 그 사용량이 증가하고 있다. 그러나, 이와 같은 리튬 이차 전지는 안전성에 문제가 있으므로 이를 해결하기 위한 시도들이 진행되고 있다. 리튬 이차 전지가 과충전되면 양극으로부터 과잉의 리튬이 나오고 음극으로 과잉의 리튬이 삽입되면서 음극 표면에 반응성이 매우 큰 리튬 금속이 석출되고 양극 또한 열적으로 불안정한 상태가 되며 전해액으로 사용하는 유기 용매의 분해반응으로 인한 급격한 발열반응으로 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제가 생긴다.Lithium secondary batteries using non-aqueous electrolytes have recently been used as power sources for portable electronic devices due to their high voltage, high capacity, high output, and light weight. However, since such a lithium secondary battery has a safety problem, attempts have been made to solve this problem. When the lithium secondary battery is overcharged, excess lithium comes out from the positive electrode and excess lithium is inserted into the negative electrode, resulting in precipitation of highly reactive lithium metal on the surface of the negative electrode, and the positive electrode also becomes thermally unstable, and the decomposition reaction of the organic solvent used as an electrolyte solution. Sudden exothermic reaction causes safety problems such as battery ignition and explosion.

또한, 못과 같이 전기 전도성을 가지는 물질이 전지를 관통할 경우 전지내부의 전기화학적 에너지가 열 에너지로 변환되면서 급격한 발열이 일어나게 되고 이에 수반되는 열에 의해 양극 또는 음극 물질이 화학반응을 하게 되어 급격한 발열 반응을 일으켜서 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제가 생긴다.In addition, when a material having electrical conductivity, such as a nail, penetrates the battery, the electrochemical energy inside the battery is converted into thermal energy, causing rapid heat generation, and the positive or negative electrode material undergoes a chemical reaction by the accompanying heat, causing rapid heat generation. Reaction causes safety problems such as battery ignition and explosion.

또, 못 관통, 압착, 충격, 고온 노출 등의 경우 전지 내부의 양극과 음극은 내부에서 국부적으로 단락이 생긴다. 이때 국부적으로 과도한 전류가 흐르게 되고 이 전류로 인해 발열이 생긴다. 국부적인 단락으로 인한 단락 전류의 크기는 저항에 반비례하므로 단락 전류는 저항이 낮은 쪽으로 많이 흐르게 되는데 주로 집전체로 사용되는 금속 호일을 통해서 전류가 흐르게 되고, 이때의 발열을 계산해 보면 도 1에서와 같이 가운데 못이 관통된 부분을 중심으로 국부적으로 매우 높은 발열이 생기게 된다.In addition, in the case of nail penetration, crimping, impact, and high temperature exposure, a short circuit occurs locally inside the positive electrode and the negative electrode. At this time, locally excessive current flows and heat is generated by this current. Since the magnitude of the short circuit current due to local short circuit is inversely proportional to the resistance, the short circuit current flows to the lower side of the resistor. The current flows through the metal foil mainly used as the current collector, and the heat generation is calculated as shown in FIG. Locally very high heat is generated around the center of the nail.

전지 내부에 발열이 생길 경우 전지 내부를 구성하고 있는 양극, 음극 및 전해액이 서로 반응하거나 연소하게 되는데 이 반응은 매우 큰 발열 반응이므로 결국발화되거나 폭발하게 된다. 따라서, 이와 같은 경우 전지 내부에서 급격한 발열이 생기지 않게 해야 한다.When heat is generated inside the battery, the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte constituting the inside of the battery react or burn with each other. This reaction is a very large exothermic reaction and eventually ignites or explodes. Therefore, in such a case, it is necessary to prevent rapid generation of heat inside the battery.

또, 전지가 무거운 물체에 눌리거나 강한 충격을 받거나 전지가 고온에 노출될 경우에도 이와 같은 안전성 문제가 생긴다. 이와 같은 안전성 문제는 리튬 이차 전지가 고용량화되면서 에너지 밀도가 증가할수록 더 중요한 문제가 된다.In addition, such a safety problem occurs when the battery is pressed by a heavy object, subjected to strong impact, or when the battery is exposed to high temperature. This safety problem becomes more important as the energy density increases as the lithium secondary battery becomes higher in capacity.

일반적으로 리튬 이차 전지는 양극 활물질로 리튬 함유 전이 금속 산화물을 사용하며, 예를 들면 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiMnO2및 LiNi1-XCoXO2(여기에서, 0<X<1)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된다. 또한, 음극 활물질로 탄소, 리튬 금속 또는 합금을 사용하며 기타 리튬을 흡장 방출할 수 있고, 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 가능하다. 또한, 비수 전해액으로 환형 카보네이트와 선형 카보네이트를 사용한다. 비수전해액에는 리튬염을 포함하며, 구체적 예를 들면 LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, 및 LiN(CF3SO2)2로 이루어진 군으로부터 선택된다.In general, a lithium secondary battery uses a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2, and LiNi 1-X Co X O 2 (where 0 <X One or more types are selected from the group which consists of <1). In addition, carbon, lithium metal, or an alloy is used as the negative electrode active material, and other lithium can be occluded and released, and metal oxides such as TiO 2 and SnO 2 having a potential of less than 2 V are also possible. In addition, cyclic carbonate and linear carbonate are used as the nonaqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte includes a lithium salt and is specifically selected from the group consisting of LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .

이와 같이 제조된 리튬 이차 전지는 특히 충전된 상태에서 양극 또는 음극과 비수 전해액이 고온에서 서로 반응하여 큰 반응열을 발생시키며 이와 같은 열에 의한 연쇄적인 발열반응이 전지의 안전성 문제를 일으키는 원인이 된다.In the lithium secondary battery manufactured as described above, the positive or negative electrode and the nonaqueous electrolyte react with each other at a high temperature in a charged state to generate a large reaction heat, and a series of exothermic reactions by such heat causes a safety problem of the battery.

과충전시의 안전성을 향상시키기 위해서는 비수 전해액에 첨가제를 첨가하여 그 문제를 해결하고 있으나 앞에서 언급한 못의 관통, 압착, 충격, 고온에의 노출 등의 상황에서 안전성을 확보 위해서는 비수 전해액에 첨가제를 첨가하는 것으로는해결할 수 없다.To solve this problem, additives are added to the non-aqueous electrolyte to improve the safety of overcharging.However, additives are added to the non-aqueous electrolyte to secure safety in the aforementioned conditions such as penetration of the nail, pressing, impact, and exposure to high temperature. You can't solve it.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 고려하여, 못의 관통, 압착, 충격, 고온에의 노출 등의 상황에서도 안전성이 확보된 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery in which safety is ensured even in situations such as penetration of a nail, compression, impact, exposure to high temperature, etc. in consideration of the problems of the prior art.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는 리튬 이차 전지, 특히 리튬 폴리머 전지에서 많이 사용되고 있는 알루미늄 라미네이트 포장재의 알루미늄 층 외부에 알루미늄, 구리 등 전기전도성 및/또는 열전도성이 있는 금속호일 1종 이상을 양극 및 음극 단자에 하나 또는 둘 이상 복합적으로 연결하여 전기가 흐를 수 있도록 연결하였다.In order to achieve the above object, the present inventors anode one or more metal foils having electrical conductivity and / or thermal conductivity, such as aluminum and copper, on the outside of the aluminum layer of aluminum laminate packaging materials which are widely used in lithium secondary batteries, especially lithium polymer batteries. And one or two or more in combination with the negative electrode terminal was connected to allow electricity to flow.

도 1은 전지에 못 관통 시 못 관통 부분을 중심으로 온도 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the temperature change around the nail penetration portion when the nail penetrates the battery.

도 2는 일반적인 포장재에 의해 포장된 리튬 이차 전지의 사시도이다.2 is a perspective view of a lithium secondary battery packaged by a general packaging material.

도 3은 도 2 중 점선 부분의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a dotted line in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 일실시태양으로 단일의 금속 호일을 전지 단자와 연결시킨 리튬 이차 전지의 사시도이다.4 is a perspective view of a lithium secondary battery in which a single metal foil is connected to a battery terminal according to one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시태양으로 2개의 금속 호일을 사용하고 각각 전지의 상단부 하단부에 부착하고 금속호일을 전지의 단자와 연결시킨 리튬 이차 전지의 사시도이다.5 is a perspective view of a lithium secondary battery using two metal foils as an embodiment of the present invention, each attached to a lower end of an upper end portion of a battery, and connecting a metal foil to a terminal of the battery.

본 발명은 전지 포장재에 의해 포장되어 있는 이차 전지에 있어서, 상기 전지 포장재는 내부에 접착층; 중간에 알루미늄 층; 및 외부에 고분자 층을 포함하는 알루미늄 라미네이트 필름을 포함하고, 상기 전지 포장재 외부에서 전기전도성 및/또는 열전도성이 있는 금속 호일이 전지의 상단부 또는 하단부의 단면 또는 양면에 부착되어, 양극 단자, 음극 단자, 또는 양쪽 단자와 연결된 것이 특징인 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a secondary battery packaged by a battery packaging material, wherein the battery packaging material is an adhesive layer therein; Aluminum layer in the middle; And an aluminum laminate film including a polymer layer on the outside thereof, wherein an electrically conductive and / or thermally conductive metal foil is attached to one end or both sides of an upper end portion or a lower end portion of the battery outside of the battery packaging material. Or a secondary battery characterized by being connected to both terminals.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따라 제조될 수 있는 이차 전지는 리튬 이차 전지가 바람직하고, 리튬 이차 전지는 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 양극, 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 음극, 다공성 분리막 및 전해액을 포함한다.The secondary battery that can be prepared according to the present invention is preferably a lithium secondary battery, the lithium secondary battery includes a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a porous separator and an electrolyte solution.

도 2는 일반적인 포장재에 의해 포장된 리튬 이차 전지를 나타낸 것이며, 도 3은 도 2 중 점선 부분 즉, 양극/음극 단자가 포함된 포장재 부분의 단면도이다. 도 3에서, 알루미늄 라미네이트 필름의 포장재는 내부에 접착층(4), 중간에 알루미늄 층(5), 외부에 고분자 층(6)으로 구성되어 있으며, 내부의 접착층 사이로 양극 단자(1) 또는 음극 단자(2)가 외부로 연결되어 있다. 이 때 단자는 단자 필름(3)으로 도포되어 있다.2 illustrates a lithium secondary battery packaged by a general packaging material, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion of the packaging material including a dotted line, that is, a cathode / cathode terminal of FIG. 2. In FIG. 3, the packaging material of the aluminum laminate film is composed of an adhesive layer 4 inside, an aluminum layer 5 in the middle, and a polymer layer 6 outside, and the positive terminal 1 or the negative terminal ( 2) is connected to the outside. At this time, the terminal is coated with the terminal film 3.

단자 필름(3)은 접착층(4)과 단자(1, 2) 사이의 접착성을 향상시키기 위해서 사용되는 특수 고분자이다. 일반적으로 접착층은 접착층 상호간의 접착력은 우수하지만 알루미늄이나 니켈, 구리 등으로 만들어진 단자와의 접착력은 우수하지 않다. 따라서, 금속 단자와 접착층의 고분자 사이의 접착력을 향상시키기 위해 단자필름을 사용한다.The terminal film 3 is a special polymer used to improve the adhesiveness between the adhesive layer 4 and the terminals 1, 2. In general, the adhesive layer has excellent adhesive strength between the adhesive layers, but is not excellent in adhesive strength with terminals made of aluminum, nickel, copper, or the like. Therefore, a terminal film is used to improve the adhesive force between the metal terminal and the polymer of the adhesive layer.

단자필름(3)은 전기적으로 절연성을 가지는 고분자를 사용하며, 일반적으로 접착층에서 사용되는 폴리올레핀 계통의 고분자에 첨가제를 섞어서 만든다.The terminal film 3 uses an electrically insulating polymer, and is generally made by mixing an additive with a polyolefin-based polymer used in an adhesive layer.

접착층(4)은 전지 포장시 포장재의 양면을 접착시켜 외부의 수분이나 이물질이 전지 내부로 들어오지 못하게 하고 전지 내부의 전해액 등이 외부로 누출되지 않게 하는 역할을 하는 것으로, 전해액과 같은 유기물에 대해 내구성을 가지고, 열융착 시 잘 접착되도록 열가소성 수지로 이루어져 있으며, 전기적으로 절연성을 가지는 재료로 되어 있다. 현재 사용되고 있는 접착층은 주로 폴리올레핀 계의 수지인 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 또는 이들의 공중합체 등으로 제조되고 있다.The adhesive layer 4 serves to bond both sides of the packaging material during battery packaging to prevent external moisture or foreign matter from entering the battery and to prevent leakage of the electrolyte inside the battery to the outside. It is made of a thermoplastic resin so as to adhere well during thermal fusion, and is made of an electrically insulating material. The adhesive layer currently used is mainly manufactured from polyethylene, polypropylene, or a copolymer thereof, which is a polyolefin resin.

알루미늄 층(5)은 포장재를 성형할 때 성형을 가능하게 해 주며 수분이나 전해액의 침투, 누액을 방지하는 역할을 한다. 알루미늄 층은 전기 전도성과 열 전도성이 매우 우수한 알루미늄 금속으로 구성되어 있다.The aluminum layer 5 enables the molding when molding the packaging material and serves to prevent the penetration of water, electrolyte, and leakage. The aluminum layer is composed of aluminum metal, which is very good in electrical and thermal conductivity.

제일 외곽에 있는 고분자층(6)은 전지 외부보호 및 인쇄를 가능하게 해 주며 전지의 두 단자가 동시에 닿더라도 단락되지 않도록 전기 전도성이 없는 재료가 사용된다. 현재 사용되고 있는 고분자는 PET(Poly Ethylene Terephthalate)나 나일론 계열이다.The outermost polymer layer (6) enables the outer protection and printing of the battery, and a non-electrically conductive material is used so that the two terminals of the battery are not touched at the same time. Currently used polymers are PET (Poly Ethylene Terephthalate) or nylon.

따라서, 종래 전지는 포장재와 단자가 단자필름이나 접착층에 의해 전기적으로 절연되어 있어 전류가 흐르지 못하게 되어 있다.Therefore, in the conventional battery, the packaging material and the terminal are electrically insulated by the terminal film or the adhesive layer so that no current flows.

본 발명은 전지의 안전성을 확보하기 위해 전지 포장재 외부에서 전기전도성 및/또는 열전도성이 있는 금속 호일(7)을 전지의 상단부 또는 하단부의 단면(도 4) 또는 양면(도 5)에 부착시키고, 양극 단자(1), 음극 단자(2), 또는 양쪽 단자와 연결시키는 것을 특징으로 한다.In order to ensure the safety of the battery, the present invention attaches an electrically conductive and / or thermally conductive metal foil 7 to the end face (Fig. 4) or both sides (Fig. 5) of the upper end or the lower end of the battery, It is characterized in that it is connected to the positive terminal (1), the negative terminal (2), or both terminals.

본 발명에 따라 포장재 외부에 있는 금속 호일과 양극 단자 사이가 전기가 흐를 수 있도록 연결되거나 포장재 외부에 있는 금속 호일과 음극 단자 사이가 전기가 흐를 수 있도록 연결되면, 못 관통 등과 같은 상황에서 전류가 포장재 외부에 있는 금속 호일로 흐르게 되어, 포장재 외부에 있는 금속 호일에서 발열이 생기므로 전지 내부에서의 발열이 생기지 않게 되거나 발열이 작게 생기게 된다.According to the present invention, if the metal foil on the outside of the packaging material and the anode terminal is connected so that electricity flows, or the metal foil on the outside of the packaging material and the cathode terminal is connected so that electricity flows, the current in the situation such as nail penetration, etc. Since it flows to the metal foil outside, heat generation occurs in the metal foil outside the packaging material, so that heat generation inside the battery does not occur or heat generation is small.

그러나, 못 관통 등의 특수한 상황이 생기지 않은 평상시에는 포장재 외부에 있는 금속 호일의 전압이 어느 부위나 동일하므로 전류가 흐르지 않는다.However, when no special situation such as nail penetration occurs, the current does not flow because the voltage of the metal foil on the outside of the packaging material is the same in any part.

따라서, 이와 같은 포장재를 사용하면 평상시에는 포장재 외부의 금속 호일로 전류가 흐르지 않다가 못 관통 등의 위험한 상황이 되면 포장재 외부의 금속 호일로 전류가 흘러 전지 내부로의 전류 흐름을 억제하고 전지의 안전성을 확보할 수 있다.Therefore, when the packaging material is used, current does not flow to the metal foil outside the packaging material, but when a dangerous situation such as nail penetration occurs, the current flows to the metal foil outside the packaging material to suppress the flow of current into the battery and the safety of the battery. Can be secured.

포장재 외부에 있는 금속 호일은 노출된 상태로 사용될 수 있으며, 또 전기적으로 절연성을 가지는 고분자층으로 둘러싸여 사용될 수도 있다.The metal foil outside the packaging material may be used in an exposed state, or may be used surrounded by an electrically insulating polymer layer.

본 발명은 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 전기 전도성 및/또는 열 전도성이 있는 금속 호일을 전지의 상부와 하부의 단면 또는 양면에 단일 금속으로 부착하여 양극 또는 음극 단자와 연결한다. 둘 이상의 금속을 복합적으로 사용할 경우에는 금속들 사이에 분리막 같은 비전도성 물질을 삽입하여 복합적으로 단면 또는 양면에 부착하여 양극 또는 음극 단자와 연결하는 방법 등이 있다. 이때, 분리막 같은 비전도성 물질은 두 호일 사이에 삽입되어 단락 방지 역할을 한다.In the present invention, as shown in Figs. 4 and 5, a metal foil having electrical conductivity and / or thermal conductivity is attached to a single metal on one side or both sides of the top and bottom of the battery and connected to the positive or negative terminal. In the case where two or more metals are used in combination, there is a method of inserting a non-conductive material such as a separator between the metals and attaching them to one or both surfaces of the metals and connecting them to the positive or negative terminals. At this time, a non-conductive material such as a separator is inserted between the two foils to serve as a short circuit protection.

양극 또는 음극 단자와 포장재 외부의 금속호일을 연결하는 방법의 비제한적인 예로는 초음파 용접, 아크 용접과 저항 용접이 있다.Non-limiting examples of how to connect the positive or negative terminal and the metal foil outside the packaging include ultrasonic welding, arc welding and resistance welding.

이외에도 다양한 방법으로 단자와 포장재 외부의 금속 호일을 연결하여 전기가 통하게 할 수 있다.In addition, it is possible to make the electricity pass by connecting the metal foil outside the terminal and the packaging material in various ways.

본 발명에서 사용가능한 전기 전도성 금속 호일의 재료로는 전기 전도성을 가진 모든 금속, 금속 산화물 또는 이들의 합금이 사용 가능하다. 예컨대, 알루미늄 금속, 구리 금속, 니켈 금속 등이 있다.As the material of the electrically conductive metal foil usable in the present invention, any metal, metal oxide or alloy thereof having electrical conductivity can be used. For example, aluminum metal, copper metal, nickel metal and the like.

금속 호일이 알루미늄 호일인 경우, 알루미늄 호일이 양극 단자와 연결된 것이 바람직하고, 금속 호일이 구리 호일인 경우, 구리 호일이 음극 단자와 연결된 것이 바람직하다.When the metal foil is an aluminum foil, it is preferable that the aluminum foil is connected with the positive electrode terminal, and when the metal foil is a copper foil, it is preferable that the copper foil is connected with the negative electrode terminal.

또, 바람직하게는 상기 전기 전도성 물질은 열전도성도 우수하며, 이 경우 평상시 또는 특수 상황에서도 전지 내부의 열이 단자를 통해 이어서 열전도성이 있는 금속 호일로 분산될 수 있다.In addition, the electrically conductive material preferably also has excellent thermal conductivity, in which case the heat inside the battery may be dispersed through a terminal to a thermally conductive metal foil in a normal or special situation.

금속 호일 사이에 삽입되는 분리막에 사용되는 비전도성 물질의 비제한적인 예로는 전지의 다공성 분리막과 같이 PP(polypropylene), PE(polyethylene) 등이 있으며, 비전도성 고분자 물질이면 무방하다.Non-limiting examples of the non-conductive material used for the separator inserted between the metal foils include polypropylene (PP), polyethylene (PE), and the like, such as a porous separator of a battery, and may be any non-conductive polymer material.

또한, 본 발명은 내부에 접착층; 중간에 알루미늄 층; 및 외부에 고분자 층을 포함하는 알루미늄 라미네이트 필름을 포함하는 전지 포장재에 있어서, 상기 전지 포장재 외부에서 전기전도성이 있는 금속 호일이 전지의 상단부 또는 하단부의 단면 또는 양면에 부착된 전지 포장재로서, 상기 전지 포장재로 전지를 포장할 때 상기 금속 호일이 전지의 양극 단자, 음극 단자, 또는 양쪽 단자와 연결될 수 있는 것이 특징인 전지 포장재를 제공한다.In addition, the present invention is an adhesive layer therein; Aluminum layer in the middle; And an aluminum laminate film including a polymer layer on the outside of the battery packaging material, wherein an electrically conductive metal foil outside the battery packaging material is attached to one end or both sides of an upper end portion or a lower end portion of the battery. The present invention provides a battery packaging material characterized in that the metal foil can be connected to the positive terminal, the negative terminal, or both terminals of the battery when packaging the furnace.

한편, 본 발명에 따른 전지의 포장재는 알루미늄 층을 포함하나, 전기 전도성이 있고 포장재에 성형성을 부여할 수 있는 한 임의의 재료로 구성된 층은 상기 알루미늄 층을 대신할 수 있으며, 이러한 층을 포함하는 포장재로 포장된 전지도 본 발명의 균등 범위에 속한다.On the other hand, the packaging material of the battery according to the present invention includes an aluminum layer, but a layer made of any material may be substituted for the aluminum layer as long as it is electrically conductive and can impart moldability to the packaging material. Batteries packaged with the packaging material also belong to the equivalent range of the present invention.

본 발명을 사용할 수 있는 전지의 예로, a) 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 양극; b) 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 음극; c) 다공성 분리막; 및 d) 리튬 염과 전해액 화합물을 포함하는 비수전해액을 포함하는 리튬 이차 전지가 있다.Examples of a battery that can use the present invention include: a) a positive electrode capable of storing and releasing lithium ions; b) a negative electrode capable of storing and releasing lithium ions; c) a porous separator; And d) a nonaqueous electrolyte comprising a lithium salt and an electrolyte compound.

상기 비수전해액은 환형 카보네이트와 선형 카보네이트를 포함한다. 상기 환형 카보네이트의 예를 들면 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 감마부티로락톤(GBL) 등이 있다. 상기 선형 카보네이트의 예를 들면 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트 (EMC) 및 메틸 프로필 카보네이트(MPC)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것이 바람직하다.The nonaqueous electrolyte includes cyclic carbonate and linear carbonate. Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), gamma butyrolactone (GBL), and the like. For example, at least one selected from the group consisting of diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC) and methyl propyl carbonate (MPC) may be selected.

상기 비수전해액에 포함되는 리튬염은 LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, 및 LiN(CF3SO2)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The lithium salt contained in the non-aqueous electrolyte is preferably selected from the group consisting of LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .

상기 음극 활물질은 탄소, 리튬 금속 또는 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 기타 리튬을 흡장 방출할 수 있고, 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 가능하다.It is preferable to use carbon, lithium metal, or an alloy as the negative electrode active material. Other metals such as TiO 2 and SnO 2 capable of occluding and releasing lithium and having a potential for lithium of less than 2 V are also possible.

상기 양극 활물질은 리튬 함유 전이 금속 산화물이 바람직하며, 예를 들면 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiMnO2및 LiNi1-XCoXO2(여기에서, 0<X<1)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 바람직하다. MnO2와 같은 금속 산화물 혹은 이들의 조합으로 이루어진 양극도 무방하다.The positive electrode active material is preferably a lithium-containing transition metal oxide, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2, and LiNi 1-X Co X O 2 (here, 0 <X <1). It is preferable to select at least 1 type from the group. An anode made of a metal oxide such as MnO 2 or a combination thereof may be used.

또한, 상기 다공성 분리막의 예로 폴리올레핀계 다공성 분리막이 있다.In addition, examples of the porous separator is a polyolefin-based porous separator.

본 발명의 리튬 이온 이차 전지는 통상적인 방법으로 음극과 양극 사이에 다공성의 분리막을 넣고, 상기한 LiPF6등의 리튬염과 첨가제를 포함하는 비수전해액을 투입하여 제조할 수 있다.The lithium ion secondary battery of the present invention can be prepared by inserting a porous separator between the negative electrode and the positive electrode in a conventional manner, and by adding a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and additives such as LiPF 6 described above.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 외형은 알루미늄 라미네이트 필름으로 만들어진 파우치형 전지에 사용될 수 있다.The outline of the lithium secondary battery according to the present invention can be used in a pouch type battery made of an aluminum laminate film.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the examples are only for illustrating the present invention and not for limiting the present invention.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1Example 1

전해액으로 EC: EMC = 1: 2의 조성을 가지는 1M LiPF6용액을 사용하였고, 음극은 인조흑연을 사용하였으며, 양극은 LiCoO2를 사용하였다. 이후, 통상적인 방법으로 383562형 리튬 폴리머 전지를 제조하였으며 알루미늄 라미네이트 포장재를 이용하여 포장하되 포장재 외부 양면에 알루미늄 호일을 부착시키고 양극 단자와 초음파 용접(ultra sonic welding)으로 연결하여 전지를 제조하였다.1M LiPF 6 solution having a composition of EC: EMC = 1: 2 was used as an electrolyte, artificial graphite was used as the negative electrode, and LiCoO 2 was used as the positive electrode. Thereafter, a 383562 type lithium polymer battery was manufactured by a conventional method, and the battery was manufactured by packaging using aluminum laminate packaging material, attaching aluminum foil to both sides of the packaging material, and connecting the positive electrode terminal and ultrasonic welding.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 포장재 외부 양면에 구리 호일을 부착시켜 음극 단자와 연결하여 전지를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but by attaching a copper foil on both sides of the outer packaging material and connected to the negative terminal to prepare a battery.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 포장재 외부 양면에 알루미늄 호일과 구리 호일을 함께 부착시켜 각각 양극 단자와 음극 단자를 연결하여 전지를 제조하였다. 이때, 두 호일 사이에 분리막 같은 비전도성 물질을 삽입하여 단락을방지하였다.The battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the aluminum foil and the copper foil were attached together on both sides of the outer packaging material to connect the positive and negative terminals, respectively. At this time, a non-conductive material such as a separator was inserted between the two foils to prevent short circuit.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 포장재의 외부에 금속호일을 부착하지 않고 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, but without attaching a metal foil to the outside of the packaging material.

(못 관통 시험)(Penetration test)

실시예 1 내지 3, 비교예 1에서 제조한 전지들을 완전 충전된 상태로 준비하였다. 못 관통 시험기를 이용하여 철로 만들어진 직경 2.5mm의 못을 위에서 만들어진 전지의 중앙에 관통시켰다.The batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were prepared in a fully charged state. Using a nail penetration tester, a nail of steel diameter 2.5mm was penetrated to the center of the cell made above.

못의 관통 속도에 따라서 전지의 안전성이 달라지는데 관통 속도를 조절할 수 있는 장치를 사용하여 일정 속도로 못이 관통되도록 하였다. 전지의 안전성 정도를 파악하기 위해서 못의 관통 속도를 다양하게 바꾸어 시험하였다. 상기 비교예 1의 경우 초당 10cm의 속도로 못을 관통시킬 경우에도 전지가 발화되었으나 실시예 1 내지 3의 경우에는 초당 1cm의 속도로 못을 관통시킬 경우에도 전지가 발화되지 않았다.The safety of the battery varies depending on the penetration speed of the nail, and the nail is allowed to penetrate at a constant speed by using a device capable of adjusting the penetration speed. In order to determine the safety level of the battery, it was tested by varying the penetration rate of the nail. In Comparative Example 1, the battery was ignited even when penetrating the nail at a speed of 10 cm per second, but in Examples 1 to 3, the battery was not ignited even when the nail was penetrated at a speed of 1 cm per second.

못 관통 시험의 결과를 표 1에 정리하였다.The results of the nail penetration test are summarized in Table 1.

못의 관통속도(초당 ㎝)Penetration speed of nail (cm per second) 발화 여부Fire or not 비교예 1Comparative Example 1 1010 발화Fire 1One 발화Fire 실시예 1Example 1 1010 미발화Unfired 1One 미발화Unfired 실시예 2Example 2 1010 미발화Unfired 1One 미발화Unfired 실시예 3Example 3 1010 미발화Unfired 1One 미발화Unfired

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 포장재 외부의 알루미늄 호일과 양극 단자의 연결, 또는 포장재 외부의 구리호일과 음극 단자의 연결을 통해, 못 관통시 전류가 포장재 외부의 알루미늄 및 구리 호일로 흘러 전지 내부에서의 발열을 억제하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 의해 양극 단자 또는 음극 단자가 포장재 외부에 부착된 금속 호일과 전기적으로 연결된 구조를 갖는 전지 포장재에 포장된 리튬 이온 전지는 못 관통, 압착, 충격, 고온 노출 등의 상황에서 안전성이 확보된다.As described above, the present invention, through the connection of the aluminum foil and the positive terminal of the outer packaging material, or the connection between the copper foil and the negative electrode terminal of the packaging material, the current flows into the aluminum and copper foil outside the packaging material when the nail penetrates the inside of the battery It is possible to improve the safety of the battery by suppressing the heat generation from. According to the present invention, a lithium ion battery packaged in a battery packaging material having a structure in which a positive electrode terminal or a negative electrode terminal is electrically connected to a metal foil attached to the outside of the packaging material is secured in situations such as nail penetration, crimping, impact, and high temperature exposure. .

Claims (9)

전지 포장재에 의해 포장되어 있는 이차 전지에 있어서, 상기 전지 포장재는 내부에 접착층; 중간에 알루미늄 층; 및 외부에 고분자 층을 포함하는 알루미늄 라미네이트 필름을 포함하고, 상기 전지 포장재 외부에서 전기전도성이 있는 금속 호일이 전지의 상단부 또는 하단부의 단면 또는 양면에 부착되어, 양극 단자, 음극 단자, 또는 양쪽 단자와 연결된 것이 특징인 이차 전지.A secondary battery packaged by a battery packaging material, wherein the battery packaging material has an adhesive layer therein; Aluminum layer in the middle; And an aluminum laminate film including a polymer layer on the outside, wherein an electrically conductive metal foil outside the battery packaging material is attached to one or both of the upper and lower ends of the battery, so that the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, or both terminals Secondary battery characterized by connected. 제1항에 있어서, 금속 호일은 전기전도성이 있는 금속, 금속 산화물 또는 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택된 재료로 제조된 것이 특징인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the metal foil is made of a material selected from the group consisting of an electrically conductive metal, a metal oxide, or an alloy thereof. 제1항에 있어서, 금속 호일은 추가로 열전도성이 있는 것이 특징인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the metal foil is further thermally conductive. 제1항에 있어서, 금속 호일이 알루미늄 호일인 경우, 알루미늄 호일이 양극 단자와 연결된 것이 특징인 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein when the metal foil is an aluminum foil, the aluminum foil is connected to a positive electrode terminal. 제1항에 있어서, 금속 호일이 구리 호일인 경우, 구리 호일이 음극 단자와 연결된 것이 특징인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein when the metal foil is a copper foil, the copper foil is connected to a negative electrode terminal. 제 1 항에 있어서, 2종 이상의 금속 호일을 사용하는 경우 비전도성 물질로 된 분리막을 금속 호일 사이에 삽입하여 사용하는 것이 특징인 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein when two or more kinds of metal foils are used, a separator made of a non-conductive material is inserted between the metal foils. 제6항에 있어서, 금속 호일로 알루미늄 호일과 구리 호일 모두를 사용하는 경우, 두 호일 사이에 비전도성 물질로 된 분리막이 삽입되고, 알루미늄 호일은 양극 단자와 연결되고 구리 호일은 음극 단자와 연결된 것이 특징인 이차 전지.7. The method of claim 6, wherein when both aluminum foil and copper foil are used as the metal foil, a separator of non-conductive material is inserted between the two foils, the aluminum foil is connected to the positive terminal, and the copper foil is connected to the negative terminal. Characteristic secondary battery. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 리튬 이차 전지인 것이 특징인 이차 전지.The secondary battery according to any one of claims 1 to 7, which is a lithium secondary battery. 내부에 접착층; 중간에 알루미늄 층; 및 외부에 고분자 층을 포함하는 알루미늄 라미네이트 필름을 포함하는 전지 포장재에 있어서,Adhesive layer therein; Aluminum layer in the middle; And an aluminum laminate film comprising a polymer layer on the outside. 상기 전지 포장재 외부에서 전기전도성이 있는 금속 호일이 전지의 상단부 또는 하단부의 단면 또는 양면에 부착된 전지 포장재로서, 상기 전지 포장재로 전지를 포장할 때 상기 금속 호일이 전지의 양극 단자, 음극 단자, 또는 양쪽 단자와 연결될 수 있는 것이 특징인 전지 포장재.A battery packaging material in which an electrically conductive metal foil outside the battery packaging material is attached to one end or both surfaces of an upper end portion or a lower end portion of a battery, wherein the metal foil is a positive terminal, a negative terminal, or A battery packaging material which can be connected to both terminals.
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