KR20080019311A - 전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨파우치형 이차전지 - Google Patents

전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨파우치형 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체의 일면 또는 양면에는 파우치 케이스 내면과의 결합력을 높일 수 있는 접착부재로서의 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체를 전지케이스의 내면에 안정적으로 부착시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 시트형 안전부재에 의해 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 발화 및 폭발을 예방할 수 있으며, 궁극적으로 우수한 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨 파우치형 이차전지 {Pouch-type Secondary Battery Having Improved Safety by Preventing Internal Moving of Electrode Assembly}
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 안전부재가 장착되어 있는 전극조립체의 사시도이다;
도 5는 도 4의 전극조립체에서 접착부재가 부착되어 있는 안전부재의 분해 사시도이다;
도 6은 도 5의 하나의 변형예에 따른 안전부재의 분해 사시도이다.
본 발명은 전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체의 일면 또는 양면에는 파우치 케이스 내면과의 결합력을 높일 수 있는 접착부재로서의 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(310, 320), 전극 탭들(310, 320)에 용접되어 있는 전극리드(410, 420), 및 전극조립체(300)를 수용하는 전지케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(300)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(310, 320)은 전극조립체(300)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(410, 420)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(310, 320)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(410, 420)의 상하면 일부에는 전지케이스(200)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(430)이 부착되어 있다.
케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(310)과 다수의 음극 탭들(320)이 전극리드(410, 420)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 소정 간격으로 이격되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(301)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(310)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 양극리드(410)에 연결된다. 그러한 양극리드(410)는 양극 탭 용착부가 연결되어 있는 대향 단부(412)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극 탭들(310)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 용착부의 양극 탭들(310)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다. 따라 서, 전극 탭들과 전극리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming) 부위로 칭하기도 한다.
이와 같은 파우치형 이차전지에서, 전극조립체는 전지의 진동 또는 낙하시 V-포밍 부위의 빈공간으로 인하여, 전지케이스와의 계면을 따라 쉽게 이동된다. 특히, 전지케이스 내부에 주입되는 리튬염 함유 전해액은 전극조립체와 전지케이스의 계면에서 일종의 윤활유로 작용하여, 전극조립체의 이동을 더욱 촉진시킨다. 이러한 전극조립체의 이동은 상기 V-포밍 부위에서 서로 다른 전극들의 접촉에 의한 내부단락의 원인이 되며, 궁극적으로 전지의 안전성을 저하시키므로, 파우치형 전지를 제조함에 있어서 안전성을 확보할 수 있는 방안이 필요하다.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2005-183820호에서는 양극/분리막/음극으로 이루어진 전극조립체를, 상호 절연상태로 결합되는 상부 및 하부 전지케이스에 내장하는 것으로 구성된 이차전지에 있어서, 상기 전극조립체의 외표면을 이루는 전극과 상부 및 하부 케이스의 내표면 사이에 각각, 도전성 접착제 및 전해질에 포함되어 있는 유기용매로 구성된 접착층을 형성하여 열처리함으로써, 전극조립체를 전지케이스 내부에 안정적으로 고정하고 전극조립체의 전극과 상부 및 하부 케이스를 전기적으로 연결하는 것으로 구성된 이차전지를 제공하고 있다. 그러나, 상기의 기술은, 접착층이 페이스트로 제조되어 도포되고 열처리에 의해서 접착성을 발현하기 때문에, 전체적으로 전지의 제조공정이 복잡하며, 접착층의 열처리 과정 중 전극 활물질 및 전해질 등의 타구성원들의 열화를 초래하는 단점을 가지고 있다.
앞서 설명한 바와 같은 전극조립체의 이동으로 인한 안전성 뿐만 아니라, 파 우치형 전지는 전지케이스의 낮은 기계적 강도로 인해 전반적으로 안전성이 낮다는 문제점도 가지고 있다. 예를 들어, 침상 도체에 의해 가압되었을 때, 낮은 기계적 강도의 파우치 케이스는 쉽게 관통되며, 이러한 관통시 내부 단락이 유발된다.
따라서, 이러한 전반적인 안전성을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전지케이스의 내부에 전극조립체를 안정적으로 부착시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있고, 궁극적으로 우수한 안전성을 확보할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체의 일면 또는 양면에는 파우치 케이스 내면과의 결합력을 높일 수 있는 접착부재로서 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극조립체를 전지케이스의 내면에 안정적으로 부착시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 낙하, 외부충격 등과 같은 외력의 인가시 더욱 우수한 안전성을 확보할 수 있다.
상기 양면 접착 테이프는 당해 전지 내부에서 화학적 변화를 유발하지 않으며 접착성을 가지는 물질이 양면에서 부가되어 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 다양할 수 있다. 예를 들어, 양면 접착 테이프는 폴리에틸렌 기재 필름의 양면에 아크릴계 접착제가 도포되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
상기 파우치형 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 바람직하게는, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 구조일 수 있다.
한편, 파우치형 이차전지는 우수한 성능에도 불구하고 안전성 측면에서 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 파우치형 이차전지의 외면은 상대적으로 기계적 강성이 취약한 라미네이트 시트 구조의 전지케이스로 이루어져 있기 때문에, 외부충격에 의해 변형되거나 침상체 등의 물체가 관통되기 쉽다. 즉, 외부로부터 침상체 등의 물체가 전지를 압박하거나 그것을 관통하게 되면, 양극과 음극이 접촉되면서 단락이 유발되고, 이러한 단락시 전극 활물질들의 반응에 온도가 급격히 상승하게 된다. 특히, 전기전도성이 낮은 리튬 전이금속 산화물 등의 양극 활물질은 단락시 많은 열을 발생시키므로 발화 내지 폭발에까지 이를 수 있다.
본 발명에서는, 하나의 바람직한 구조로서, 상기 접착부재를 한 쌍의 시트형 안전부재의 외면 부착하고, 그러한 한 쌍의 안전부재를 전극조립체의 양면에 부착함과 동시에 전지케이스에 부착한 구조일 수 있다. 전극조립체에 대한 상기 안전부재의 부착은, 예를 들어, 안전부재의 내면에 도포되어 있는 접착층에 의해 달성될 수 있다.
상기 구조에서, 각각의 시트형 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재들 중 하나의 금속 시트(시트 A 또는 시트 B)는 하단에서 상호 연결되어 있으며, 그러한 하단 연결부는 금속시트보다 좁은 폭으로 이루어져 있고, 상호 연결된 금속시트(시트 A 또는 시트 B)의 양측 하단 모서리는 독립된 금속시트(시트 B 또는 시트 A)의 양측 하단 모서리보다 상대적으로 큰 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 침상체에 의해 전극조립체의 압박 또는 관통시, 상기 전극조립체의 양면에 부가되어 있는 안전부재의 금속시트들이 우선적으로 접촉되어 단락을 유발하여 통전을 이루게 된다. 이때, 상기 안전부재의 금속시트에는 전극 활물질이 도포되어 있지 않으므로, 단락에 의한 발열량이 상대적으 로 매우 낮으므로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 안전부재의 두 금속시트는 전극조립체의 양극 및 음극을 구성하는 집전체와 동일한 소재일 수 있는 바, 예를 들어, 상기 시트 A는 활물질이 도포되어 있지 않은 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 활물질이 도포되어 있지 않은 구리 호일일 수 있다. 알루미늄에 비해 구리의 연성이 상대적으로 높으므로, 상기 구조의 안전부재에서 구리 시트 B는 하단부가 상호 연결되어 있는 일체형의 구조이고, 알루미늄 시트 A는 연결되어 있지 않은 분리형의 구조인 것이 바람직하다.
안전부재에서 두 금속시트들이 모두 연결된 구조도 고려할 수는 있으나, 이 경우 전극조립체의 외면을 감싸기 위한 절곡이 용이하지 않고, 절곡시 두 금속시트들의 절곡면 변형 크기의 차이로 인해 금속시트들이 절연 시트로부터 분리될 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명에서, 상기 안전부재는 전지가 모서리 방향으로 낙하될 때, 전지의 형상 변화로 인한 단락을 방지하기 위하여, 양측 하단 모서리가 둥근 형상의 라운딩 구조로 이루어진 금속시트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기의 바람직한 예에서처럼 시트 B의 하단부가 상호 연결되어 있는 경우, 하단 연결부를 기준으로 대면하는 위치의 하단 모서리들은 둥근 라운딩 구조로 이루어져 있으며, 그에 대응하는 위치에서 시트 A의 하단 모서리들 또한 둥근 라운딩 구조로 이루어져 있다.
상기 예에서, 시트 B의 양측 하단 모서리는 시트 A의 양측 하단 모서리보다 작은 반경의 라운딩 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 시트 B의 양측 하단 모서리는 상대적으로 작은 반경의 라운딩 구조를 이루고, 시트 A의 양측 하단 모서리는 상대적으로 큰 반경으로 완만한 라운딩 구조를 이룬다. 따라서, 이러한 구조의 안전부재를 상기 시트 A가 위치하는 방향에서 정면으로 바라볼 경우, 안전부재의 양측 하단 모서리는 상기 시트 A의 모서리에서 상기 시트 B의 모서리가 소정의 길이만큼 연장되어 있는 형상이다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 안전부재의 하단 연결부에는 전극조립체와 접하는 면에 소정의 크기의 절연시트가 추가로 부착될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 시트 A와 시트 B 사이에 개재되는 절연시트를 제 1 절연시트, 하단 연결부에 부착되는 상기 절연시트를 제 2 절연시트로 구분하기도 한다.
상기 제 2 절연시트는 안전부재를 전극조립체의 외면에 부착할 때, 상기 안전부재의 절곡 부위에서 안전부재의 내부 금속시트와 전극조립체의 최외각 전극간의 단락을 방지하는 역할을 하므로, 상기 소정의 크기는 분리형 금속시트 각각의 하단부 일부를 감쌀 수 있는 정도의 크기일 수 있다.
상기 제 1 절연시트 및 제 2 절연시트는 동일한 소재로 이루어질 수 있는 바, 절연성의 물질이라면 특별히 제한되지 않고 다양할 수 있으며, 그 중에서도 전극조립체의 분리막보다 작은 열수축성을 가진 비다공성 소재로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 전지의 충방전 또는 작동시 발생하는 열에 의하여 수축되는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명에서, 안전부재의 외면에는 앞서 설명한 바와 같이 양면 테이프가 부가되어 전지케이스에 대한 부착을 달성하지만, 경우에 따라서는 안전부재의 외면 전면 또는 일부에 접착층이 도포되어 있는 구조도 가능할 수 있다. 따라서, 안전부재의 외면에 부가되는 접착부재는 접착층 또는 양면 접착 테이프일 수 있다.
상기 안전부재의 금속시트들은 전극조립체의 외면을 감싼 상태에서 전극조립체의 전극 탭들이 연결되어 있는 전극리드에 각각 접속되어 있다. 여기서, 전극 탭들은 다양한 방식으로 전극리드에 연결될 수 있으며, 바람직하게는 용접에 의해 더욱 안정적으로 연결될 수 있으며, 금속시트 또한 그로부터 돌출된 탭을 상기 전극 탭 또는 전극리드에 용접에 의해 연결할 수 있다.
상기 안전부재는 하단부가 연결된 일체형의 금속시트가 외측을 형성하도록 전극조립체를 감싸고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 접착부재는 일체형 금속시트의 외면에 부착될 수 있다. 즉, 상기 안전부재와 접착부재는 전극조립체에 접하는 방향을 기준으로, 제 2 절연시트/분리형 금속시트/제 1 절연시트/일체형 금속시트/접착부재의 순을 이룬다.
본 발명에서, 상기 금속시트의 상단부와 하단부는 상기 안전부재가 전극조립체에 부착되었을 때, 상기 전극조립체의 전극 탭들이 돌출되어 있는 상단을 기준으로 하여, 상기 전극조립체의 상단과 하단에 대응하는 부위를 각각 의미하며, 상기 금속시트의 외면은 상기 안전부재가 전극조립체에 부착되었을 때, 전지케이스와 인접한 면을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 3의 파우치형 전지는 일반적으로 사용되는 종래의 파우치형 전지와 대략 동일하므로, 본 발명의 특징적인 사항을 제외한 나머지 사항들에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는 전지케이스(200) 내부에서 전극조립체(300)의 위치를 고정할 수 있도록, 전지케이스(200)와 전극조립체(300)의 사이에 양면 접착 테이프(500)가 부가되어 있는 것으로 구성되어 있다.
양면 접착 테이프(500)는, 전극조립체(300)의 이동에 따른 전지의 안전성뿐만 아니라, 침상체 등과 같은 물체의 관통에 따른 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있도록, 별도의 안전부재에 부착되어 전지케이스와 전극조립체의 사이에 부가될 수 있다. 이러한 구조는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 안전부재가 장착되어 있는 전극조립체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있는 도 4에서 더욱 용이하게 확인할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에서 안전부재가 장착되어 있는 전극조립체의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 전극조립체에서 접착부재가 부착되어 있는 안전부재의 분해 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전극조립체(300)의 외면에는 알루미늄 시트(610)와 구리 시트(620)로 이루어져 있는 안전부재(600)가 장착되어 있으며, 안전부재(600)의 외면에는 전지케이스(도시하지 않음)와의 접착력을 향상시킬 수 있는 양면 접착 테이프(500)가 부착되어 있다.
안전부재(600)는 분리형의 구조로 이루어져 있는 알루미늄 시트(610)와 하단 연결부(621)에 의해 일체형의 구조로 이루어져 있는 구리 시트(620) 및 두 절연시트(630, 640)로 구성되어 있다. 알루미늄 시트(610) 및 구리 시트(620)는 각각 양측 하단부의 모서리(612, 622)가 둥근 형태의 라운딩 구조로 이루어져 있으며, 두 절연시트(630, 640)는 알루미늄 시트(610)와 구리 시트(620) 사이에 개재되는 제 1 절연시트(630)와 알루미늄 시트(620) 각각의 하단을 덮는 제 2 절연시트(640)이다.
양면 접착 테이프(500)는 일체형의 구리 시트(620)에서 그것의 하단 연결부(621)를 제외하고 전극조립체의 상단면과 하단면에 대응하는 부분의 구리 시트(620) 외면에만 부착되어 있다. 이는 안전부재(600)를 용이하게 절곡하기 위함으로, 이로 인하여, 전극조립체(300)의 하측면에서는 양면 접착 테이프(500)가 존재하지 않고 구리 시트(620)가 최외면을 이룬다. 또한, 양면 접착 테이프(600)은 완성된 전지의 잦은 모서리 부분의 낙하로 인한 단락을 방지하기 위하여, 전극조립체(300)의 모서리 부분을 덮지 않도록, 안전부재(600)의 모서리(612, 622)와 같은 둥근 라운딩 구조의 형태로 부착된다.
제 1 절연시트(630)는 알루미늄 시트(610)와 구리 시트(620)의 접촉을 방지하기 위하여 이들보다 큰 크기로 이루어져 있다. 제 2 절연시트(640)는 안전부재(600)가 전극조립체(도시하지 않음)에 접하면서 발생될 수 있는 단락을 방지하기 위하여, 전극조립체의 하측면를 감싸는 크기로 이루어져 있다.
안전부재(600)는 구리 시트(620)의 하단 연결부(621)에서 절곡되어, 양면 접 착 테이프(500)가 부착되어 있는 구리 시트(620)가 최외면을 이루도록, 그것의 알루미늄 시트(610)가 전극조립체(300)의 외면에 부착된다. 이 경우, 전극조립체(300)는 음극(301)을 최외각 전극으로 하여 적층되며, 그것의 외면을 분리막(도시하지 않음)으로 감싸는 구조여야 한다. 또한, 안전부재(600)는 그것을 구성하는 알루미늄 시트(610)의 돌출 탭들(613, 614)이 전극조립체(300)의 상단 우측에서 돌출되어 있는 양극탭들(310)에 연결되고, 구리 시트(620)의 돌출 탭들(623, 522)이 전극조립체(300)의 상단 좌측에서 돌출되어 있는 음극탭들(320)에 연결되는 것으로 전극조립체(300)에 접속된다.
양면 접착 테이프는, 도 5의 하나의 변형예에 따른 안전부재의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있는 도 6에서와 같이, 구리 시트(620)의 일부분을 덮도록 비연속적으로 부착되어 있을 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명의 효과를 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 3와 같이 전극조립체의 양면에 양면 접착 테이프(소재: PE)를 부가하여 파우치형 전지케이스에 장착한 다음, 전해액을 주입하고 전지케이스를 밀봉하는 것으로 전지를 제조하였다.
[실시예 2]
도 5와 같이 양면 접착 테이프가 부착되어 있는 안전부재를 제조한 후, 도 4와 같이 전극조립체의 외면을 감싸도록 상기 안전부재를 부착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.
[실시예 3]
도 6과 같이 양면 접착 테이프가 비연속적으로 부착되어 있는 안전 부재를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.
[비교예 1]
양면 접착 테이프를 부가하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.
[비교예 2]
양면 접착 테이프가 부착되지 않은 안전부재를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 전지들을 대상으로 전방 낙하 실험과 침상관통 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 본 실험에서는 각각 20 개의 전지들에 대해 반복적으로 수행하였고, 전방 낙하 실험은 전극단자 부위가 아래로 향하도록 180 cm 높이에서 철판 상에 자유 낙하시키는 과정을 100 회 진행하는 과정으로 수행였으며, 침상관통 실험은 직경 2.5 mm의 침상체를 1 m/min의 속도로 관통시킴으로써 수행하였다.
<표 1>
Figure 112006061369139-PAT00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 전지들은 전방 낙하 실험에서 20 개 전지 모두에서 단락이 유발되지 않았다. 즉, 전극조립체의 양면에 부착되어 있는 양면 접착 테이프에 의해 전극조립체의 이동이 억제되어 단락이 유발되지 않았다. 또한, 침상 관통시에는 안전부재의 두 금속시트들이 우선적으로 단락을 유발하여 전지의 온도 상승을 억제함으로써 20 개 전지 모두에서 발화가 일어나지 않았다.
반면에, 비교예 1의 전지는 다수의 전지에서 단락 및 발화가 확인되었고, 비교예 2의 전지는 안전부재로 인해 침상 관통시 발화가 유발되지 않았으나, 전방 낙 하시 전극조립체의 이동으로 인한 단락이 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체를 전지케이스의 내면에 안정적으로 부착시킴으로써, 전극조립체의 이동을 억제하여 내부 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 시트형 안전부재에 의해 침상 관통시 미세 단락을 유발하여 발화 및 폭발을 예방할 수 있으며, 궁극적으로 우수한 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체의 일면 또는 양면에는 파우치 케이스 내면과의 결합력을 높일 수 있는 접착부재로서의 양면 접착 테이프가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하고 있는 라미네이트 시트 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 양면에는 한 쌍의 시트형 안전부재가 부착되어 있고, 상기 안전부재는 전극조립체의 양면에 부착됨과 동시에 그것의 외면에 부가되어 있는 접착부재에 의해 전지케이스의 내면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전극조립체에 대한 상기 안전부재의 부착은 안전부재의 내면에 도포되어 있는 접착층에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 안전부재의 외면에 부가된 접착부재는 접착층 또는 양면 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 각각의 시트형 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재들 중 하나의 금속 시트(시트 A 또는 시트 B)는 하단에서 상호 연결되어 있으며, 그러한 하단 연결부는 금속시트보다 좁은 폭으로 이루어져 있고, 상호 연결된 금속시트(시트 A 또는 시트 B)의 양측 하단 모서리는 독립된 금속시트(시트 B 또는 시트 A)의 양측 하단 모서리보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 시트 A는 활물질이 도포되어 있지 않은 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 활물질이 도포되어 있지 않은 구리 호일인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시트 B의 하단부가 상호 연결되어 있는 것을 특징으 로 하는 이차전지.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 안전부재의 하단 연결부에는 전극조립체와 접하는 면에서 안전부재의 길이방향으로 소정 크기의 제 2 절연시트가 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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