KR20130013220A - Pouched type secondary battery of coated insulating material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 절연 물질 코팅 후 경화시키는 과정이 간편하며, 전지 외장재의 금속층이 수분에 노출되는 것을 막아 부식을 방지하고, 전지의 안전성을 향상시킨 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch type secondary battery coated with an insulating material, and more particularly, the process of curing after coating the insulating material is simple, preventing the metal layer of the battery exterior material from being exposed to moisture to prevent corrosion, and The present invention relates to a pouch type secondary battery coated with an insulating material having improved safety.
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. As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.
소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 단위전지들을 사용함에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈을 사용한다. 단위전지는 그 외형에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지로 분류되는데, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 형태의 변형이 용이하며 중량이 적고 제조비가 저렴한 파우치형 전지에 대한 수요가 높다.While small mobile devices use one or three or four unit cells per device, medium and large devices such as automobiles use a medium and large battery module electrically connecting a plurality of unit cells due to the need for high output and large capacity. Unit cells are classified into cylindrical batteries, rectangular batteries, and pouch-type batteries according to their appearance, and among them, high demand for pouch-type batteries, which can be stacked with high integration, is easily deformed in form, and has low weight and low manufacturing cost.
일반적으로 파우치형 전지는 파우치 시트에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 내장하고, 상기 파우치 시트를 봉합하는 것으로 제조된다. 상기 파우치형 전지는 전극 집전체로부터 돌출된 다수의 전극 탭들을 전극리드에 용접하여 구성된 전극단자를 포함하고 있다. 단위전지로서 파우치형 전지를 사용하여 전지모듈을 구성할 때에는 그것의 전극단자들을 버스 바에 용접하여 전기적 연결을 이룬다.In general, a pouch-type battery is manufactured by embedding an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a pouch sheet, and sealing the pouch sheet. The pouch-type battery includes an electrode terminal configured by welding a plurality of electrode tabs protruding from an electrode current collector to an electrode lead. When a battery module is constructed using a pouch type battery as a unit cell, its electrode terminals are welded to a bus bar to form an electrical connection.
파우치형 전지에 대해 개략적으로 살펴보면, 파우치형 전지는 인접한 전지와 통전 가능하도록 버스 바를 이용하여 양극단자와 인접한 전지의 음극단자를 연결한다. 파우치형 전지의 양극단자는 양극 집전체로부터 돌출된 양극 탭에 용접되어 있는 양극리드로 구성되어 있다. As a schematic view of the pouch-type battery, the pouch-type battery connects the positive terminal and the negative terminal of the adjacent battery by using a bus bar so as to conduct electricity with the adjacent battery. The positive electrode terminal of the pouch type battery is composed of a positive electrode lead welded to the positive electrode tab protruding from the positive electrode current collector.
전지모듈의 제조를 위해서는 다수의 파우치형 전지들을 전기적으로 연결하여야 하므로, 버스 바를 양극단자와 음극단자에 각각 용접하여 연결한다. 용접 방법에 의한 전기적 연결은 전극단자와 버스 바간의 접촉 저항의 최소화라는 측면에서 바람직하다.In order to manufacture the battery module, a plurality of pouch-type batteries must be electrically connected, so that the bus bars are connected by welding to the positive and negative terminals, respectively. Electrical connection by the welding method is preferable in terms of minimizing contact resistance between the electrode terminal and the bus bar.
일반적으로 파우치형 전지는 양극단자의 소재로서 알루미늄을 사용하고, 음극단자의 소재로서 구리를 사용하며, 버스 바는 주로 구리로 이루어져 있다. 그런데, 동일 소재 간의 용접에 비해 이종 소재들 간의 용접은 상대적으로 실패율이 높으며, 실패의 주요 요인은 용접에서 발생하는 열에 의해 전지 내부가 손상되거나, 용접 자체의 품질이 떨어지기 때문이다. 외부의 물방울 등이 파우치 단면으로 침투하여 상기 단자로 사용한 알루미늄이 부식되거나, 파우치의 디라미네이션(delamination)을 야기하여 배터리 성능을 저하시키는 원인이 되고 있다.In general, a pouch type battery uses aluminum as a material of a positive electrode terminal, copper is used as a material of a negative electrode terminal, and a bus bar mainly consists of copper. However, welding between different materials has a relatively high failure rate compared to welding between the same materials, and the main cause of failure is that the inside of the battery is damaged by the heat generated from the welding, or the quality of the welding itself is reduced. External water droplets or the like penetrate into the pouch end surface, causing the aluminum used as the terminal to corrode, causing delamination of the pouch, and degrading battery performance.
대한민국 공개특허 제 2010 - 0016719 호에, 절연 테이프를 부착하여 절연 특성을 향상시킨 것이 개시되어 있다. 그러나 이 경우 전지의 두께가 증가하여 에너지 밀도를 감소시킬 뿐만 아니라, 테이프 내 점착제의 내구성 또한 떨어지는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0016719 discloses that an insulating tape is attached to improve insulation characteristics. In this case, however, the thickness of the battery is increased to reduce the energy density, and the durability of the adhesive in the tape is also reduced.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 절연 물질 코팅 후 경화시키는 과정이 간편하며, 전지 외장재의 금속층이 수분에 노출되는 것을 막아 부식을 방지하고, 전지의 안전성을 향상시킨 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is easy to cure after coating the insulating material, to prevent the metal layer of the battery exterior material exposed to moisture to prevent corrosion, and to improve the safety of the battery It is an object of the present invention to provide a coated pouch type secondary battery.
본 발명에서는 전극조립체를 파우치에 장착한 2차전지에 있어서, 상기 전지는 열융착에 의해 밀봉된 구조를 가지며, 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시킨 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 제공한다.In the present invention, in the secondary battery equipped with the electrode assembly in the pouch, the battery has a structure that is sealed by heat fusion, the insulating material coated with the insulating material cured by coating the insulating material formed on the outer surface of the battery packaging material coated It provides a pouch type secondary battery.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 절연 물질 코팅 후 경화시키는 과정이 간편하며, 전지 외장재의 금속층이 수분에 노출되는 것을 막아 부식을 방지하고, 전지의 안전성을 향상된 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a process of curing an insulating material after coating is easy, and prevents corrosion of the metal layer of the battery exterior material by exposure to moisture, and improves the safety of the battery. It is effective to provide a battery.
도 1 은 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 1개의 단변에만 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 2 는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 2개의 단변에 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 3 은 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 2개의 장변에 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 4 는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 1개의 단변과 1개의 장변에 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 5 는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 1개의 단변과 2개의 장변에 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 6 은 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지를 나타낸 것으로, 2차전지에 있는 2개의 단변과 2개의 장변에 절연물질을 코팅한 것을 나타낸 것이다.
도 7 은 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지의 측면을 개략적으로 나타낸 것이다.1 shows a pouch type secondary battery coated with an insulating material, and shows that the insulating material is coated on only one short side of the secondary battery.
2 shows a pouch-type secondary battery coated with an insulating material, and shows an insulating material coated on two short sides of the secondary battery.
3 shows a pouch type secondary battery coated with an insulating material, and shows coating of an insulating material on two long sides of the secondary battery.
4 shows a pouch-type secondary battery coated with an insulating material, and shows that the insulating material is coated on one short side and one long side in the secondary battery.
FIG. 5 illustrates a pouch type secondary battery coated with an insulating material, and shows coating of an insulating material on one short side and two long sides of the secondary battery.
6 shows a pouch type secondary battery coated with an insulating material, and shows coating of an insulating material on two short sides and two long sides of the secondary battery.
7 schematically illustrates a side of a pouch type secondary battery coated with an insulating material.
본 발명은 전극조립체를 파우치에 장착한 2차전지에 있어서, 상기 전지는 열융착에 의해 밀봉된 구조를 가지며, 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시킨 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지에 관한 것이다.
The present invention is a secondary battery equipped with an electrode assembly in a pouch, the battery has a structure sealed by heat fusion, the insulating material is coated with an insulating material cured by coating an insulating material formed on the outer surface of the battery packaging material It relates to a pouch type secondary battery.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 전지는 상기 파우치 외장재를 열융착한 후에 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅한다. 상기 절연물질로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이미드계 수지 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용한다.The pouch-type battery coated with the insulating material of the present invention coats the insulating material on the heat-sealed portion formed on the outer surface of the battery exterior material after heat-sealing the pouch exterior material. As the insulating material, at least one selected from acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, imide resin and the like is used.
상기 절연물질의 코팅 방법은 파우치 측면을 절연물질 용액에 담그는 방법, 붓이나 롤러를 이용하여 절연물질을 도포하는 방법, 프레스 방법 등이 있다. 상기 절연물질의 코팅 방법은 절연물질의 점도, 휘발성 및 공정환경 등을 고려하여 최적화 할 수 있다.The coating method of the insulating material is a method of dipping the pouch side in the insulating material solution, a method of applying the insulating material using a brush or a roller, a press method and the like. The coating method of the insulating material may be optimized in consideration of the viscosity, volatility, and processing environment of the insulating material.
상기 절연물질의 코팅 시 코팅두께는 2 mm 이내이며, 보다 바람직하게는 0.01 ~ 1 mm 인데, 상기 코팅 두께 범위 내에서는 폴딩 공정성이 좋다.The coating thickness at the time of coating the insulating material is within 2 mm, more preferably 0.01 to 1 mm, the folding processability is good within the coating thickness range.
본 발명의 전지를 절연물질 코팅 후 경화를 시키는데, 경화방식은 UV 방식 또는 열경화 방식을 사용한다.The battery of the present invention is cured after the coating of the insulating material, the curing method uses a UV method or a thermosetting method.
상기 UV 방식 시 경화온도는 25 ~ 60 ℃, 경화시간은 속경화 방식과 긴시간 경화 방식으로 다시 나눌 수 있으며, 여기서 긴시간 경화방식의 의미는 상기 속경화 방식에 비해 긴시간동안 경화한다는 의미이다. 상기 속경화 방식의 경화시간은 5분 이내이며, 보다 바람직하게는 10초 ~ 3분 인바, 이 범위 내에서는 인라인 공정에 적용할 수 있는 잇점이 있다. 상기 긴시간 경화 방식의 경화시간은 1 ~ 72 시간이며, 보다 바람직하게는 6 ~ 48 시간 이며, 이 범위 내에서는 전극 조립체 에이징(aging) 공정과 동시에 진행할 수 있는 점이 좋다. In the UV method, the curing temperature is 25 ~ 60 ℃, the curing time can be divided into a fast curing method and a long time curing method, where the long time curing method means that the curing for a longer time than the fast curing method . The curing time of the fast curing method is within 5 minutes, more preferably 10 seconds to 3 minutes, there is an advantage that can be applied to the inline process within this range. The curing time of the long time curing method is 1 to 72 hours, more preferably 6 to 48 hours, and within this range, it is preferable that the process can proceed simultaneously with the electrode assembly aging step.
상기 열경화 방식 또한 속경화 방식과 긴시간 경화 방식 등으로 나눌 수 있는데, 상기 속경화 방식 시 경화온도는 절연물질이 도포된 실링부의 온도가 80 ~ 250 ℃ 이며, 경화 시간은 5분 이내, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 30 초 인데, 이 범위 내에서는 인라인 공정에 적용할 수 있다. 또한 상기 긴시간 경화 방식 시 경화 온도는 주변 분위기 온도가 40 ~ 80 ℃이며, 경화시간은 30분 ~ 48 시간 인데 이 범위 내에서는 인라인 공정에 적용할 수 있다.
The heat curing method may also be divided into a fast curing method and a long time curing method, wherein the curing temperature is a temperature of 80 ~ 250 ℃ of the sealing portion coated with an insulating material, the curing time is within 5 minutes, more Preferably it is 0.1-30 second, in this range, it can apply to an inline process. In addition, in the long time curing method, the curing temperature is an ambient atmosphere temperature of 40 ~ 80 ℃, the curing time is 30 minutes to 48 hours within this range can be applied to the inline process.
본 발명에 따른 파우치형 전지의 대략적인 내부 구조는 특별히 한정하지 않는다. 먼저, 전극조립체가 파우치형 시트케이스에 밀봉된 상태로 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 전극조립체의 전극집전체로부터 돌출된 다수의 전극 탭들이 용접되며, 상기 전극 탭에 버스 바가 용접된다. The approximate internal structure of the pouch-type battery according to the present invention is not particularly limited. First, the electrode assembly may have a structure in which the electrode assembly is sealed in a pouch-type seat case. A plurality of electrode tabs protruding from the electrode current collector of the electrode assembly are welded, and a bus bar is welded to the electrode tabs.
본 발명은 상기 전극탭을 포함하는 전극조립체와 파우치형 외장재가 조립되는 부분에 절연물질을 코팅하는 것이다.The present invention is to coat the insulating material on a portion of the electrode assembly including the electrode tab and the pouch-type exterior material is assembled.
본 발명의 전극조립체는 제1전극과 제2전극과 그 사이에 분리막을 개재하여 권취된 것이다.The electrode assembly of the present invention is wound between a first electrode and a second electrode and a separator therebetween.
상기 제1전극 및 제2전극은 서로 극성을 달리하며, 양극 또는 음극으로 사용될 수 있다. 상기 제1전극 및 제2전극은 집전체와 상기 집전체의 적어도 일면에 도포되는 전극 활물질, 즉 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함한다.The first electrode and the second electrode have different polarities from each other and may be used as an anode or a cathode. The first electrode and the second electrode include a current collector and an electrode active material applied to at least one surface of the current collector, that is, a positive electrode active material or a negative electrode active material.
상기 제1전극 또는 제2전극이 양극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하다.In the case where the first electrode or the second electrode is used as an anode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or their alloys, aluminum or stainless steel The thing etc. can be used and aluminum or aluminum alloy is preferable among these.
상기 제1전극 또는 제2전극이 음극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 구리 또는 구리 합금이 보다 바람직하다.When the first electrode or the second electrode is used as a negative electrode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium or their alloys, copper or stainless steel The thing etc. can be used and a copper or copper alloy is more preferable among these.
상기 양극 활물질로는 통상적으로 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다.As the cathode active material, a lithium-containing transition metal oxide or a lithium chalcogenide compound may be used, and as the anode active material, carbon materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, and lithium alloy And the like can be used.
상기 분리막은 상기 제1전극 및 제2전극 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 것으로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등을 사용할 수 있다.The separator prevents a short circuit between the first electrode and the second electrode and provides a migration path for lithium ions, and includes a polyolefin-based polymer membrane such as polypropylene and polyethylene, or a multi-layer membrane, a microporous film, a woven fabric, a nonwoven fabric, and the like. Can be used.
상기 전극조립체의 제1전극 및 제2전극에는 각각 제1전극탭 및 제2전극탭이 레이저용접, 초음파용접, 저항용접과 같은 용접이나 도전성 접착제에 의하여 통전가능하도록 부착될 수 있다.The first electrode tab and the second electrode tab may be attached to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly so as to be energized by welding such as laser welding, ultrasonic welding, resistance welding, or a conductive adhesive.
상기 전극탭은 전극조립체로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 상기 밀봉부 중 상기 케이스 본체와 케이스 커버가 연결되어 있는 변과 반대편에 위치한 밀봉부를 통해서 상기 전극조립체의 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된다. 상기 절연성 소재로 만들어진 보호 테이프가 부착되어 전극 간의 단락을 방지한다.The electrode tab is formed to protrude from the electrode assembly. The first electrode tab and the second electrode tab of the electrode assembly are drawn out through the sealing part positioned opposite to the side of the sealing part to which the case body and the case cover are connected. A protective tape made of the insulating material is attached to prevent short circuit between the electrodes.
본 발명의 파우치는 상기 전극조립체 전체를 외부에서 둘러싸는 형태로 장착하며, 열접착층, 고분자 수지층 및 금속층을 포함하여 이루어지는데, 구체적으로, 상기 열접착층의 재질은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 아크릴계 수지 및 실리콘계 수지 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용할수 있는데, 상기 변성 폴리프로필렌으로는 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)를 들 수 있다. The pouch of the present invention is mounted in a form surrounding the entire electrode assembly from the outside, and includes a heat adhesive layer, a polymer resin layer, and a metal layer. Specifically, the material of the heat adhesive layer is modified polypropylene, polypropylene-butyl One or more selected from ethylene-ethylene terpolymers, acrylic resins and silicone resins may be used. Examples of the modified polypropylene include casted polypropylene (CPP).
상기 파우치의 외장재를 구성하는 열접착층은 아래의 금속층의 다른 면에 30 ~ 40 ㎛의 두께로 코팅 또는 라미네이팅된다. 상기 파우치의 외장재를 구성하는 고분자 수지층은 기재 및 보호층으로 작용하는 것으로, 그 재질은 당 분야에서 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로는 폴리아미드 수지(나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴계 수지 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용할 수 있다.The heat adhesive layer constituting the exterior of the pouch is coated or laminated to the other side of the metal layer below to a thickness of 30 ~ 40 ㎛. The polymer resin layer constituting the exterior of the pouch acts as a base material and a protective layer, the material is not particularly limited to those used in the art, specifically, polyamide resin (nylon), polyethylene terephthalate, acrylic resin One or more types selected from among these can be used.
상기 파우치의 외장재를 구성하는 금속층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해질의 누수를 방지하는 역할을 한다. 상기 금속층의 재질은 당 분야에서 사용하는 통상의 것을 사용한다. 구체적으로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용할 수 있으며, 이 중에서 알루미늄을 사용하는 것이 보다 효과적 이다.The metal layer constituting the exterior of the pouch maintains an appropriate thickness, prevents water vapor and gas from penetrating from the outside to the inside, and serves to prevent leakage of the electrolyte. The material of the metal layer is a conventional one used in the art. Specifically, at least one selected from iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), aluminum (Al), and the like may be used. Is more effective.
본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지는 상기의 전극조립체를 장착한파우치 외장재를 열융착에 의해 밀봉하는데, 열융착은 당 분야에서 사용하는 통상의 방법에 의한다. 상기의 열융착에 의해 전지 외장재 외면에 열융착부가 형성된다.The pouch type secondary battery coated with the insulating material of the present invention seals the pouch exterior material equipped with the electrode assembly by thermal fusion, and the thermal fusion is performed by a conventional method used in the art. The heat fusion is formed on the outer surface of the battery packaging material by the heat fusion.
본 발명의 파우치형 2차전지는 상기에서 기술한 바와 같이 상기 파우치 외장재를 열융착한 후에 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅한다.As described above, the pouch type secondary battery of the present invention coats the insulating material on the heat-sealed portion formed on the outer surface of the battery case after the heat-sealing of the pouch case.
상기 절연물질을 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 코팅 시 아래 도 1과 같이 1개의 단변에만 코팅할 수도 있으며, 도 2 ~ 6과 같이 2개의 단변에 코팅, 2개의 장변에 코팅, 1개의 단변과 1개의 장변에 코팅, 2개의 장변과 1개의 단변에 코팅, 2개의 장변과 2개의 단변에 코팅할 수 있으며 1개의 장변에만 코팅(미도시)할 수 있는 등 다양하게 절연물질을 코팅할 수 있다.When the insulating material is coated on the heat-sealed portion formed on the outer surface of the battery packaging material, it may be coated on only one short side as shown in FIG. 1 below, and coated on two short sides, two long sides, and one short side as shown in FIGS. 2 to 6. It can be coated on various insulation materials such as coating on one long side, coating on two long sides and one short side, coating on two long sides and two short sides, and coating on only one long side (not shown). have.
또한 본 발명의 파우치형 2차전지는 전지의 외장재에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시켜 불연속 코팅막을 형성할 수 있다.In addition, the pouch type secondary battery of the present invention may form a discontinuous coating film by coating and curing an insulating material on the heat-sealed portion formed in the battery's exterior material.
또한 본 발명의 파우치형 2차전지는 전지 외장재에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시켜 다층 코팅막을 형성할 수 있으며, 다층 코팅막 형성 시 적어도 1개의 코팅막은 불연속 코팅막으로 형성할 수 있으며, 상술한 코팅막 형성 구조 이외에도 다양하게 코팅막을 형성할 수 있다.
In addition, the pouch type secondary battery of the present invention may form a multilayer coating film by coating an insulating material on the heat fusion formed on the battery exterior material and curing the coating material, and at least one coating film may be formed as a discontinuous coating film when forming the multilayer coating film. In addition to one coating film forming structure, various coating films can be formed.
본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지의 제조 방법은 당 분야에서 사용하는 통상의 방법에 의한다.The manufacturing method of the pouch type secondary battery coated with the insulating material of the present invention is by a conventional method used in the art.
또한 본 발명에 포함되는 전지 또는 전극조립체는 특별히 그 형태를 한정하지 아니하고 다양한 형태가 모두 포함될 수 있음을 물론이며, 예를 들어, 바이셀(Bi-cell)과 풀셀(Full-cell)이라는 서로 다른 타입의 스택형 단위셀을 교차하여 길게 재단된 분리 필름으로 와인딩(winding)하여 포함하는 스택&폴딩형 전극조립체, 상기와 같은 방식의 스택&폴딩형 전극조립체로서 바이셀과 풀셀의 구별없이 동일한 타입의 스택형 단위셀을 포함하는 스택&폴딩형 전극조립체, 상기 스택형 단위셀들을 분리 필름으로 와인딩(winding)하는 경우, 지그재그 방향으로 폴딩하는 Z형 스택&폴딩 전극조립체, 상기 스택형 단위셀들을 동일한 방향으로 연속하여 와인딩(Winding)하는 스택&폴딩 전극조립체, 또는 상기 스택형 셀을 단위셀로 하여 분리필름으로 폴딩하는 것이 아니라 양극, 음극을 교대로 분리필름 위에 놓은 상태에서 연속하여 와인딩하는 전극조립체 또는 이를 지그재그 방향으로 와인딩하는 Z형 전극조립체, 및 일반적인 스택형 전극조립체, 양극판, 분리막, 음극판 순으로 배치된 상태에서 일방향으로 와인딩된 젤리-롤형의 전극조립체 등이 모두 포함될 수 있다.In addition, the battery or electrode assembly included in the present invention is not particularly limited in its form may include all of the various forms, for example, bi-cell (Bi-cell) and full-cell (Full-cell) different from each other Stacked & Foldable Electrode Assembly including Winding and Winding of Separable Stacked Unit Cell of Type Stacked Unit Cell, Stack & Folded Electrode Assembly of the same type as above, same type without distinction between bicell and full cell Stacked and folded electrode assembly comprising a stacked unit cell of the, Z-type stack and folding electrode assembly for folding in a zigzag direction, when the stacked unit cells are wound (winding) with a separation film, the stacked unit cells Stacking & folding electrode assembly which is continuously winding in the same direction or the stack type cell as a unit cell, not folding into a separation film, but an anode, The electrode assembly continuously winding while the cathodes were alternately placed on the separation film, or the Z-type electrode assembly winding the zigzag direction, and the general stacked electrode assembly, the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate were wound in one direction. Jelly-roll type electrode assembly and the like can all be included.
또한 본 발명의 본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지는 아래 도 1 과 같은 형태뿐만 아니라 셀의 장변, 단변의 어느 방향으로도 양극리드와 음극리드를 구현할 수 있으며, 특히 양극리드와 음극리드를 셀의 장변에 구현 시 장변에 좌우대칭형으로 구현은 물론이고 장변에 좌우대칭형으로 구현할 수 있다. 즉 장변의 한쪽 부분에 양극리드와 음극리드를 구현할 수 있다.In addition, the pouch-type secondary battery coated with the insulating material of the present invention of the present invention can implement the positive lead and the negative lead in any direction of the long side, short side of the cell as well as shown in Figure 1 below, in particular the positive lead and negative electrode When the lead is implemented on the long side of the cell, the lead may be embodied bilaterally and symmetrically on the long side. That is, the positive lead and the negative lead can be implemented on one side of the long side.
본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 전지는 2 이상 연결하여 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지모듈 또는 전지팩으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 디바이스에 사용될 수 있다.The pouch-type battery coated with the insulating material of the present invention can be used not only as a battery module or a battery pack used as a power source for a small device by connecting two or more, but also preferably used in a medium-large device including a plurality of battery cells. have.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Preferred examples of the above medium and large-sized devices include a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Although an electric commercial vehicle or the system for electric power storage is mentioned, It is not limited only to these.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.
실시예Example 1 One
열융착에 의해 밀봉된 전지의 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질인 아크릴계 수지를 100 ㎛ 두께로 붓으로 코팅 후, UV 경화(경화온도: 50℃, 경화시간 5분)를 진행하였다.
After the acrylic resin, which is an insulating material, was coated with a brush with a thickness of 100 μm on the heat-sealed portion formed on the outer surface of the battery case sealed by heat-sealing, UV curing (curing temperature: 50 ° C., curing time 5 minutes) was performed.
실시예Example 2 2
열융착에 의해 밀봉된 전지의 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질인 이미드계 수지를 용액에 담그는 방식으로 50 ㎛ 두께로 코팅 후, 열경화(경화온도: 150℃, 경화시간 20초)를 진행하였다.
After coating to a thickness of 50 μm by dipping an imide-based resin, which is an insulating material, into a solution in a heat-sealed portion formed on the outer surface of a battery-sealed material sealed by heat-sealing, heat curing (curing temperature: 150 ° C., curing
비교예Comparative example 1 One
절연물질을 코팅하지 않은 점을 제외하고 실시예 1 과 동일하게 실시하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the insulating material was not coated.
시험예Test Example
1) 무게(g) : 각 전지의 무게를 저울을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.1) Weight (g): The weight of each battery was measured using a balance, and the results are shown in Table 1 below.
2) 코팅 후 두께 : 각 전지의 코팅된 실링부의 두께를 두께 게이지를 이용하여, 90 kgf 하중으로 10 초 유지 후 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.2) Thickness after coating: The thickness of the coated sealing part of each battery was measured after holding for 10 seconds at a 90 kgf load using a thickness gauge, and the results are shown in Table 1 below.
3) 전압(V) : 각 전지의 전압을 voltage 미터를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.3) Voltage (V): The voltage of each battery was measured using a voltage meter, and the results are shown in Table 1 below.
4) 절연저항(Mohm) : 각 전지의 절연저항을 절연 저항 측정기에 의해 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
4) Insulation Resistance (Mohm): The insulation resistance of each battery was measured by an insulation resistance measuring instrument, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지는 절연 유지 특성이 뛰어나며, 기존의 전지의 전압과 동등한 수준의 전압 특성이 있음을 확인할 수 있었다.As described in Table 1, the pouch-type secondary battery coated with the insulating material of the present invention was excellent in insulating retention characteristics, it was confirmed that the voltage characteristics of the same level as the voltage of the conventional battery.
100 : 전지 몸체
10 : 절연물질 코팅 부위
20 : 파우치 융착부100: battery body
10: Insulation material coating site
20: pouch fusion
Claims (16)
상기 전지는 열융착에 의해 밀봉된 구조를 가지며, 전지 외장재 외면에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
In a battery equipped with an electrode assembly in a pouch,
The battery has a structure sealed by heat fusion, pouch-type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that the coating by curing the insulating material on the heat-sealed portion formed on the outer surface of the battery packaging material.
상기 전지 외장재에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시켜 불연속 코팅막을 형성한 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
A pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that a discontinuous coating film is formed by coating and curing an insulating material on a heat-sealed portion formed in the battery exterior material.
상기 전지 외장재에 형성된 열융착부에 절연물질을 코팅하여 경화시켜 다층 코팅막을 형성한 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
A pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that a multilayer coating film is formed by coating and curing an insulating material on a heat-sealed portion formed in the battery exterior material.
상기 다층 코팅막 중의 적어도 1개의 코팅막은 불연속 코팅막인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 3, wherein
At least one coating film of the multilayer coating film is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that the discontinuous coating film.
상기 절연물질은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이미드계 수지 중에서 선택한 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
The insulating material is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that at least one selected from acrylic resin, epoxy resin, silicone resin and imide resin.
상기 절연물질의 코팅 두께는 2 mm 이내인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
Pouch-type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that the coating thickness of the insulating material is within 2 mm.
상기 절연물질의 코팅 두께는 0.01 ~ 1 mm 이내인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
Pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that the coating thickness of the insulating material is within 0.01 ~ 1 mm.
상기 경화는 UV 방식 또는 열경화방식인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
The curing is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that UV or thermosetting.
상기 외장재는 열접착층, 고분자 수지층 및 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 1,
The exterior material is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that it comprises a heat adhesive layer, a polymer resin layer and a metal layer.
상기 열접착층의 재질은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 아크릴계 수지 및 실리콘계 수지 중에서 선택한 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 9,
The material of the heat adhesive layer is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that at least one selected from modified polypropylene, polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, acrylic resin and silicone resin.
상기 변성 폴리프로필렌은 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
11. The method of claim 10,
The modified polypropylene is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that the non-stretched polypropylene (casted polypropylene: CPP).
상기 고분자 수지층의 재질은 폴리아미드 수지(나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 아크릴계 수지 중에서 선택한 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 9,
The material of the polymer resin layer is a pouch type secondary battery coated with an insulating material, characterized in that at least one selected from polyamide resin (nylon), polyethylene terephthalate and acrylic resin.
상기 금속층의 재질은 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택한 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 절연물질이 코팅된 파우치형 2차전지.
The method of claim 9,
The material of the metal layer is a pouch type coated with an insulating material, characterized in that at least one selected from iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni) and aluminum (Al). Secondary battery.
A battery module or battery pack comprising two or more connected pouch type secondary batteries coated with the insulating material of any one of claims 1 to 13.
상기 전지모듈 또는 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 또는 전지팩
15. The method of claim 14,
The battery module or battery pack is a battery module or battery pack, characterized in that used as a power source for medium and large devices
상기 중대형 디바이스는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 전지모듈 또는 전지팩.The method of claim 15,
The medium to large device includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); 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 commercial vehicle or power storage system.
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