KR20120136627A

KR20120136627A - Secondary battery improving safety

Info

Publication number: KR20120136627A
Application number: KR1020110055668A
Authority: KR
Inventors: 김창호; 윤난지; 최승돈; 김여진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-20
Also published as: KR101527256B1

Abstract

PURPOSE: A secondary battery is provided to facilitate the exhaust of gas generated in a battery pouch and to be applied to a medium to large-sized batteries in an electric vehicle. CONSTITUTION: A secondary battery comprises a supporter in a diagonal direction in a pouch. The material of the pouch is one or more kinds selected from aluminum, stainless, and nickel-plated iron. The one or more supporters are formed in the pouch. The material of the supporter is a shape memory material. The shape memory material is a nickel-titanium alloy or a copper-zinc-aluminum alloy.

Description

Secondary battery improving safety

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having improved safety, and more particularly, to a secondary battery having improved safety, characterized in that a battery includes a support in a diagonal direction in a pouch.

최근에 전자 기기, 특히 캠코더 및 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 이들 전자 기기의 구동전원으로서 소형, 경량이며 에너지 밀도가 높은 2차전지에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 점에서, 특히 리튬 이온전지가 주목을 받고 있다. 리튬 이온전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈- 수소전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 대략 3배 정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 국내외에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.Recently, as the miniaturization, weight reduction, and wirelessization of electronic devices, particularly camcorders and notebook computers, are rapidly progressing, demands for small, light, high energy density secondary batteries as driving power sources for these electronic devices are increasing. In this respect, especially lithium ion batteries have attracted attention. Lithium ion batteries have a high energy density per unit weight about 3 times higher than conventional lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, and nickel-hydrogen batteries, and are capable of rapid charging.

리튬 이온전지는 전류를 생성하는 전극조립체를 둘러싸서 밀봉하는 파우치를 가지고 있다. 파우치의 상면에는 양극단자와 파우치 내부로 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구 등이 구비되어 있다. 파우치 내부의 전극조립체는 다공막의 세퍼레이터를 개재한 양극판과 음극판이 다수의 층으로 권취되어 형성되며, 양극판은 캡어셈블리에 마련된 양극단자와 전기적으로 연결되어 있다.Lithium ion batteries have a pouch that encloses and seals an electrode assembly that generates a current. The upper surface of the pouch is provided with an anode injection hole and an electrolyte injection hole for injecting the electrolyte into the pouch. The electrode assembly inside the pouch is formed by winding a plurality of layers of a positive electrode plate and a negative electrode plate through a separator of a porous membrane, and the positive electrode plate is electrically connected to the positive electrode terminal provided in the cap assembly.

또한, 리튬이온전지는 파우치 내부에 밀봉된 전극조립체에서 단락(short) 등과 같은 동작이상이 발생하면, 파우치 내부의 압력이 높아져 전지가 폭발할 수 있다. 이를 방지하기 위해서 종래에는 주로 파우치의 상면에 안전 벤트(safety vent)를 구비하고 있다. In addition, in a lithium ion battery, when an operation abnormality such as a short occurs in the electrode assembly sealed in the pouch, the pressure inside the pouch may increase, causing the battery to explode. In order to prevent this, a conventional safety vent (safety vent) is mainly provided on the upper surface of the pouch.

이와 같이, 종래의 벤트는 파우치의 하부나 캡어셈블리의 상부에 대부분 위치하여 일정압력에 의해 파단되도록 설계되어 있으며, 이에 사용되는 벤트는 프레싱이나 클래딩 기술을 이용하여 형성되는 데, 이러한 형태의 벤트에 의해서는 일정 이하의 낮은 파단압을 유지하기가 어렵다. 결국, 이러한 방식의 벤트는 제조공정에 어려움을 줄 뿐 아니라 단가를 높이는 원인이 되고 있다. 또한, 파우치에 변형을 가져올 정도로 내압이 상승할 경우에 파우치 내부의 압력변화에 신속히 대응하지 못하여 파우치의 안전성을 효과적으로 확보하지 못하는 문제가 있는 실정이다.As such, the conventional vents are designed to be broken by a constant pressure because they are mostly located at the bottom of the pouch or the top of the cap assembly, and the vents used therein are formed using pressing or cladding techniques. It is difficult to maintain a low breaking pressure below a certain level. After all, this type of vent not only causes difficulties in the manufacturing process but also increases the unit cost. In addition, when the internal pressure increases enough to cause deformation of the pouch, there is a problem in that it does not respond quickly to the pressure change inside the pouch and thus does not effectively secure the safety of the pouch.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 전지 파우치 내에 발생하는 가스의 배출을 원활히 하며, 압력과 온도에 의해 손상되는 파우치의 안전성을 향상시켜 전기자동차 등 중대형 전지에 적용할 수 있는 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention facilitates the discharge of gas generated in the battery pouch, and improves the safety of the pouch damaged by pressure and temperature to be applicable to medium and large batteries such as electric vehicles The purpose is to provide this improved secondary battery.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 안전성이 향상된 이차전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a secondary battery with improved safety provided with a support in a diagonal direction in the pouch in the battery.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 전지 파우치 내에 발생하는 가스의 배출을 원활히 하며, 압력과 온도에 의해 손상되는 파우치의 안전성을 향상시켜 전기자동차 등 중대형 전지에 적용할 수 있는 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to smoothly discharge the gas generated in the battery pouch, and improve the safety of the pouch damaged by pressure and temperature, thereby improving safety of secondary batteries applicable to medium and large batteries such as electric vehicles. Has the effect of providing.

도 1 은 본 발명의 지지대가 대각선으로 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 2 는 본 발명의 지지대가 전지 장변에 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명의 지지대가 전지 단변에 구비된 이차전지(양극과 음극이 각각 분리되어 위치)를 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 지지대가 대각선으로 구비된 이차전지(양극과 음극이 같은 면에 위치)를 나타낸 것이다.1 illustrates a secondary battery (a positive electrode and a negative electrode are separated from each other) provided with diagonal lines of the support of the present invention.
2 shows a secondary battery (a positive electrode and a negative electrode are separated from each other) having a support of the present invention provided on a long side of a battery.
3 illustrates a secondary battery (a positive electrode and a negative electrode are separated from each other), in which a support of the present invention is provided at a battery short side.
Figure 4 shows a secondary battery (positive electrode and negative electrode are located on the same side) is provided with a diagonal support of the present invention.

본 발명은 전지에 있어서 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having improved safety, characterized in that a battery has a support in a diagonal direction in a pouch.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

리튬 이차전지의 파우치 외장재(이하 파우치라 한다)는 순차적으로 열접착성을 가져 실링재 역할을 내부층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속층, 기재 및 보호층으로 작용하는 외부층이 적층된 다층막 구조로 구성되어 있다. 이러한 파우치는 전지 제조 시 안쪽에 전극과 분리막으로 구성된 조립체를 감싼 후 상부 시트와 하부 시트를 실링하여 제조된다.The pouch exterior material of the lithium secondary battery (hereinafter referred to as pouch) has a thermal adhesiveness in order to serve as a sealing material as an inner layer, a substrate that maintains mechanical strength, and a metal layer, a substrate, and a protective layer that serve as a barrier layer of moisture and oxygen. It consists of a multilayered film structure in which an outer layer acting is laminated. Such a pouch is manufactured by wrapping an assembly composed of an electrode and a separator inside the battery and then sealing the upper sheet and the lower sheet.

상기 리튬 이차전지는 과 충전 시 가스가 발생하며 파우치가 부푸는 현상이 발생하고. 이때 파우치의 벤트(vent)가 나타난다.The lithium secondary battery generates gas when overcharged and pouches swell. At this point the vent of the pouch appears.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하고자 전지의 파우치 내에 대각선 방향으로 지지대를 구비한 것이다.The present invention has a support in a diagonal direction in the pouch of the battery to overcome this problem.

본 발명의 전지의 파우치의 재질은 당 분야에서 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않으나 구체적으로 알루미늄, 스테인리스, 니켈 도금을 실시한 철 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용할 수 있다.The material of the pouch of the battery of the present invention is used in the art, but is not particularly limited. Specifically, at least one selected from aluminum, stainless steel, nickel-plated iron, and the like may be used.

상기 지지대는 상기 파우치 내에 1 개 이상 형성하는데 지지대의 재질은 형상기억물질이며, 상기 형상기억물질은 구체적으로 니켈-티타늄 합금 또는 구리-아연-알루미늄 합금 등을 사용할 수 있다.At least one support is formed in the pouch. The support material is a shape memory material, and the shape memory material may specifically use a nickel-titanium alloy or a copper-zinc-aluminum alloy.

상기 지지대는 전지 파우치 내의 모서리 부분에 대각선 방향으로 전극 조립체의 상단 혹은 하단에 위치하고, 파우치 접합부를 포함하게 형성한다.The support is positioned at the top or bottom of the electrode assembly diagonally to the corner portion in the battery pouch, and formed to include a pouch junction.

또한 본 발명의 상기 지지대는 전지 파우치 내의 모서리 부분에 아래 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 가로 또는 세로 방향으로 전지의 장변 또는 단변에 위치할 수도 있다.In addition, the support of the present invention may be located at the long side or the short side of the battery in the horizontal or vertical direction as shown in Figures 1 to 4 below the corner portion in the battery pouch.

본 발명의 안전성이 향상된 이차전지의 제조 방법은 당 분야에서 사용하는 통상의 방법에 의한다.The method of manufacturing a secondary battery having improved safety of the present invention is based on a conventional method used in the art.

또한 본 발명의 안전성이 향상된 이차전지는 보다 구체적으로 전극조립체의 패키징 과정에서 본 발명의 지지대를 포함하여 형성한다. 이는 패키징용 파우치 형성(금형으로 틀을 만드는 과정) 과정에 포함되게 된다.In addition, the secondary battery having improved safety of the present invention is more specifically formed by including the support of the present invention in the packaging process of the electrode assembly. This will be part of the packaging pouch formation process.

본 발명의 리튬 이차전지를 2 이상 전기적으로 연결하여 포함하면 중대형 디바이스 전원용 전지모듈 또는 전지팩에 적용할 수 있다. 상기 중대형 디바이스는 구체적으로 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기트럭; 전기상용차 또는 전력 저장용 시스템 등 이다. When the lithium secondary battery of the present invention includes two or more electrically connected, it can be applied to a battery module or a battery pack for medium and large device power. The medium-to-large size device may include a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). Electric car comprising; Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Electric vehicles or power storage systems.

1 : 지지대
2: 양극
3: 음극1: Support
2: anode
3: cathode

Claims

In the battery,
Secondary battery with improved safety, characterized in that the support in the pouch diagonally provided.

The method of claim 1,
The material of the pouch is a secondary battery improved safety, characterized in that at least one selected from aluminum, stainless steel and nickel-plated iron.

The method of claim 1,
The secondary battery is improved safety, characterized in that formed at least one support in the pouch.

The method of claim 1,
The material of the support is a secondary battery having improved safety, characterized in that the shape memory material.

The method of claim 4, wherein
The shape memory material is a nickel-titanium alloy or a copper-zinc-aluminum alloy, the safety improved secondary battery.

A battery module or battery pack for medium and large device power supply comprising two or more secondary batteries according to claim 1 electrically connected thereto.

The method according to claim 6,
The medium to large devices include a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). Electric cars; Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Battery module or battery pack, characterized in that the electric vehicle or power storage system.