KR20130064465A - Pouch type secondary battery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A pouch type secondary battery is provided to obtain excellent stability by easily discharging gas generated in a secondary battery to a specific direction. CONSTITUTION: A pouch type secondary battery comprises an electrode assembly(100); an electrode tab(200) which is formed by being extended from the electrode assembly; a pouch(300) which accommodates the electrode assembly; a sealing part(400) which has a plurality of sides with different thicknesses, and seals the electrode tab with the pouch. The thickness of the first sealing side(410) contacted to the electrode tab is smaller than thicknesses of other sides except for the first sealing side. Region between the electrode tabs, in the first sealing side, has a structure(415) sank toward the electrode assembly.

Description

파우치형 이차 전지{POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}Pouch type secondary battery {POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}

파우치형 이차 전지가 개시된다. 더욱 상세하게는, 이차 전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차 전지가 개시된다.
A pouch type secondary battery is disclosed. More specifically, a pouch type secondary battery capable of ensuring excellent stability by easily discharging the gas generated inside the secondary battery in a specific direction is disclosed.

통상적으로 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로 주로 사용되어 중요성이 증가되고 있으며, 특히 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 또한, 이차 전지에 대한 수요는 급격히 증가할 것이며, 이에 따라 다양한 요구에 부합할 수 있는 전지에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.Unlike primary batteries that are not normally rechargeable, secondary batteries that can be charged and discharged are mainly used as driving power as the use of portable electrical appliances such as video cameras, portable telephones, and portable PCs is increasing. Research into advanced fields such as digital cameras, cellular phones, notebook computers, and hybrid cars is also actively conducted. In addition, the demand for secondary batteries will increase rapidly, and accordingly, research on batteries that can meet various needs should be conducted.

특히, 리튬 이차 전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지 등 다른 이차 전지와 비교할 때 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 리튬 이차 전지는 다른 이차 전지에 비해 작동 전압이 상대적으로 높으며, 즉 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 여러 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용될 수 있다.In particular, lithium secondary batteries have a high energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to other secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries. Is going on. In addition, the lithium secondary battery has a relatively high operating voltage compared to other secondary batteries, that is, the operating voltage is 3.6V or more can be used as a power source for portable electronic devices, or can be used in a high-power hybrid vehicle by connecting several in series. .

리튬 이차 전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 또한, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium ion polymer battery using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte. Lithium ion polymer batteries can be classified into two types according to the type of polymer solid electrolyte: a fully solid lithium ion polymer battery containing no electrolyte solution and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing electrolyte solution.

액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지의 경우, 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용될 수 있다. 이런 금속캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데에 어려움이 있다. 따라서, 두 전극과 세퍼레이터, 전해질을 필름으로 만들어 파우치에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.In the case of a lithium ion battery using a liquid electrolyte, a cylindrical or rectangular metal can can be used as a container by welding sealing. Since the can type secondary battery using the metal can as a container has a fixed shape, there is a disadvantage in restricting the design of the electric product using the power source, and there is a difficulty in reducing the volume. Therefore, a pouch type secondary battery using two electrodes, a separator, and an electrolyte made into a film and encapsulated in a pouch has been developed and used.

즉, 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 에너지 밀도, 방전 전압, 안정성이 우수한 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 증가하고 있다.In other words, the lithium cobalt polymer battery having excellent energy density, discharge voltage, and stability in terms of material density, discharge voltage, and stability are high in terms of materials. The demand for the same lithium secondary battery is increasing.

통상 파우치형 폴리머 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체로부터 연장되는 전극 탭들, 전기 탭들에 용접되어 있는 전극 리드 및 전극 조립체를 수용하며 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 외장재를 포함하고 있다.A pouch-type polymer secondary battery typically houses an electrode assembly, electrode tabs extending from the electrode assembly, electrode leads welded to the electrical tabs, and an electrode assembly, and includes a pouch-type exterior material made of a laminate of polymer resin and aluminum.

자동차 등과 같은 중대형 장치들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용된다. 그러한 중대형 전지 시스템에 단위 전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬 이온 폴리머 이차 전지는 소형 장치에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 크기가 크다.Medium and large devices such as automobiles, due to the need for a high output large capacity, a large and large battery system electrically connected to a plurality of battery cells are used. Pouch type lithium ion polymer secondary batteries, which are frequently used as unit cells in such medium and large battery systems, are relatively large in size compared to batteries of the same series used in small devices.

이러한 이차 전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 일반적으로, 리튬 이차 전지는 내부 단락, 허용된 전류나 전압을 초과한 충전상태, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격 등과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발을 초래할 수 있다. 그러나, 파우치형 이차 전지는 낙하 또는 외력의 작용 등과 같은 충격시 내부 단락이 발생할 수 있다.One of the major challenges in such secondary batteries is to improve safety. In general, lithium secondary batteries are subject to high temperature and high pressure inside the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuits, charged states exceeding the allowable current or voltage, exposure to high temperatures, impact from drops, and the like. This may cause an explosion of the battery. However, the pouch-type secondary battery may generate an internal short circuit upon impact such as a drop or an action of an external force.

상기와 같은 과부하(overcharge), 고온에의 노출, 외부에서의 충격 등에 의해 이러한 파우치형 이차 전지 내부에서 가스가 발생하는 경우, 가스를 효과적으로 배출하여 이차 전지의 안전성을 확보할 필요가 있다. 즉, 이차 전지 내부에서 발생한 가스를 한 방향이 아니라 여러 방향으로 배출하는 경우 가스를 외부로 쉽게 배출하지 못하며, 가스를 배출하는 시간이 길어져서 이차 전지의 안정성이 크게 떨어질 가능이 있다.When gas is generated inside such a pouch-type secondary battery due to the overload, exposure to high temperature, external shock, etc., it is necessary to effectively discharge the gas to secure the safety of the secondary battery. That is, when discharging the gas generated in the secondary battery not in one direction but in various directions, the gas may not be easily discharged to the outside, and the time for discharging the gas may be lengthened, thereby greatly reducing the stability of the secondary battery.

따라서, 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 될 경우, 이를 해소하여 전지 내부의 가스를 효과적으로 배출하여 파열이나 폭발을 미연에 방지할 수 있는 안전 장치를 포함하는 이차 전지가 필요한 실정이다.
Therefore, when the internal pressure of the battery is higher than a predetermined level, a secondary battery including a safety device capable of solving the problem and effectively discharging the gas inside the battery to prevent rupture or explosion in advance is needed.

이차 전지 내부에서 발생하는 가스를 특정 방향으로 용이하게 배출함으로써 우수한 안정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차 전지가 제공된다.
Provided is a pouch type secondary battery capable of ensuring excellent stability by easily discharging the gas generated inside the secondary battery in a specific direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체, 상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 전극 탭, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 및 상기 파우치와 상기 전극 탭을 실링하고, 두께가 서로 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함하고, 상기 복수개의 면 중 상기 전극 탭과 접촉하는 면인 제1 실링면의 두께가 상기 제1 실링면을 제외한 면들의 두께보다 작다.According to an embodiment of the present invention, a pouch type secondary battery includes an electrode assembly, an electrode tab extending from the electrode assembly, a pouch for accommodating the electrode assembly, sealing the pouch and the electrode tab, and having different thicknesses. The thickness of the first sealing surface including a sealing portion having a plurality of surfaces, the surface of the plurality of surfaces in contact with the electrode tab is smaller than the thickness of the surfaces other than the first sealing surface.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 제1 실링면에서 상기 전극 탭 사이의 영역은 상기 전극 조립체를 향해 함몰된 구조를 가질 수 있다.In the pouch type secondary battery according to the present invention, a region between the electrode tabs on the first sealing surface may have a structure recessed toward the electrode assembly.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 제1 실링면에서 상기 전극 탭 사이의 영역은, 상기 제 1 실링면의 면적을 기준으로 상기 전극 조립체를 향해 30~70% 함몰된 구조를 가질 수 있다.In the pouch type secondary battery according to the present invention, a region between the electrode tabs on the first sealing surface has a structure in which 30 to 70% of the structure is recessed toward the electrode assembly based on the area of the first sealing surface. Can have

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 실링부의 복수개의 면은 3개 또는 4개의 면으로 이루어질 수 있다.In the pouch type secondary battery according to one side of the present invention, a plurality of surfaces of the sealing portion may be formed of three or four surfaces.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 파우치는, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부가 형성된 하부 및 상기 하부를 덮는 상부를 포함할 수 있다.In the pouch type secondary battery according to the one aspect of the present invention, the pouch may include a lower portion formed with a receiving portion accommodating the electrode assembly and an upper portion covering the lower portion.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 제1 실링면의 두께는 상기 제1 실링면을 제외한 면들의 두께의 30~70%일 수 있다.In the pouch type secondary battery according to one side of the present invention, the thickness of the first sealing surface may be 30 to 70% of the thickness of the surfaces except for the first sealing surface.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 전극 탭은 상기 전기 조립체의 한 방향으로 위치될 수 있다.In the pouch type secondary battery according to one side of the present invention, the electrode tab may be positioned in one direction of the electrical assembly.

본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서, 상기 전지는 리튬 이차 전지일 수 있다.In the pouch type secondary battery according to one side of the present invention, the battery may be a lithium secondary battery.

본 발명의 다른 측에 따른 중대형 전지모듈 또는 전지팩에서, 상기 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함할 수 있다.
In the medium-large battery module or the battery pack according to the other side of the present invention, the pouch-type secondary battery may include a plurality of electrically connected.

본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 두께가 서로 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함한다. 이때, 복수개의 면으로 이루어진 실링부에서 두께가 가장 얇은 1개의 면인 제1 실링면을 형성하며, 전극 탭과 접촉하는 면인 상기 제1 실링면의 두께가 제1 실링면을 제외한 면들의 두께보다 작기 때문에, 전지 내부에 압이 차게 될 경우 제1 실링면을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있다. The pouch type secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention includes a sealing part having a plurality of surfaces having different thicknesses. In this case, the first sealing surface, which is one surface having the thinnest thickness, is formed in the sealing portion having a plurality of surfaces, and the thickness of the first sealing surface, which is a surface in contact with the electrode tab, is smaller than the thickness of the surfaces except for the first sealing surface. Therefore, when the pressure inside the battery is filled, the gas can be easily discharged through the first sealing surface.

결국, 이차 전지 내부에서 발생한 가스의 배출 방향을 한 방향 또는 특정 방향으로 배출되도록 설계하여 가스의 배출을 용이하게 함으로써, 더 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다.
As a result, the discharge direction of the gas generated inside the secondary battery is designed to be discharged in one direction or a specific direction to facilitate the discharge of the gas, thereby providing a secondary battery having more excellent stability.

도 1은 본 발명의 일 측에 따라 한 방향으로 형성된 전극 탭을 포함하는 파우치형 이차 전지를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 일부분을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a pouch type secondary battery including an electrode tab formed in one direction according to one side of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a part of the pouch type secondary battery of FIG. 1.

실시예의 설명에 있어서, 각 층, 판, 영역, 부, 부분 또는 부위 등이 각 층, 판, 영역, 부, 부분 또는 부위 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of an embodiment, each layer, plate, region, portion, portion, or portion is formed on or under the layer, plate, region, portion, portion, or portion, or the like. When described as being "in" and "under" includes both those that are formed "directly" or "indirectly" through other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings.

도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments.

도 1은 본 발명의 일 측에 따라 한 방향으로 형성된 전극 탭을 포함하는 파우치형 이차 전지를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 일부분을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a pouch type secondary battery including an electrode tab formed in one direction according to one side of the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a part of the pouch type secondary battery of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체(100), 전극 조립체(100)로부터 연장되어 형성되는 전극 탭(200), 전극 조립체(100)를 수용하는 파우치(300), 파우치(300)와 전극 탭(200)을 실링하고, 두께가 서로 다른 복수개의 면을 갖는 실링부(400)를 포함한다.
1 and 2, a pouch type secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes an electrode assembly 100, an electrode tab 200 extending from the electrode assembly 100, and an electrode assembly 100. Sealing the pouch 300, the pouch 300 and the electrode tab 200 to accommodate the, and includes a sealing portion 400 having a plurality of surfaces having different thicknesses.

전극 조립체(100)는 양극판(110), 음극판(130) 및 세퍼레이터(150)를 포함한다. 본 발명의 일 측에 따른 이차 전지에서, 전극 조립체(100)는 스택형(적층형) 구조, 젤리-롤(권취형) 구조 등 다양한 구조일 수 있다.The electrode assembly 100 includes a positive electrode plate 110, a negative electrode plate 130, and a separator 150. In the secondary battery according to one side of the present invention, the electrode assembly 100 may have various structures such as a stacked (laminated) structure and a jelly-roll (wound) structure.

양극판(110)은 양극 집전체와 상기 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 양극 집전체의 단부에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 부분에 양극 무지부가 형성된다. 양극 무지부에는 양극 집전체에 모인 전자들이 외부회로로 흘러갈 수 있도록 외부 회로와 전기적으로 연결되는 양극 탭(210)이 형성될 수 있다. 양극 집전체는 전기 전도도가 우수한 알루미늄 등으로 형성되고, 양극 탭(210) 역시 알루미늄 등으로 형성될 수 있다. 양극 탭(210)은 초음파 용접을 사용하여 양극 무지부에 용접될 수 있다. The positive electrode plate 110 may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. At the end of the positive electrode current collector, a positive electrode non-coating portion is formed at a portion where the positive electrode active material layer is not formed. The positive electrode non-coating portion may be formed with a positive electrode tab 210 electrically connected to the external circuit so that electrons collected in the positive electrode current collector may flow into the external circuit. The positive electrode current collector may be formed of aluminum or the like having excellent electrical conductivity, and the positive electrode tab 210 may also be formed of aluminum or the like. The positive electrode tab 210 may be welded to the positive electrode plain region using ultrasonic welding.

양극 활물질층은 리튬 이온이 흡장 또는 탈리할 수 있도록 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 일 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 양극 활물질층은 코발트산리튬(LiCoO2)과 같은 리튬 금속 산화물에 도전재와 바인더를 혼합하여 형성될 수 있다.
As the positive electrode active material layer, a chalcogenide compound may be used so that lithium ions may be occluded or desorbed. For example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 <x <1), it may be formed using complex metal oxides such as LiMnO 2 . That is, the positive electrode active material layer may be formed by mixing a conductive material and a binder with a lithium metal oxide such as lithium cobalt (LiCoO 2 ).

음극판(130)은 화학 반응에 의해 발생한 전자를 모으는 음극 집전체, 상기 음극 집전체의 상부에 형성된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극 집전체의 단부에는 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 무지부가 형성될 수 있다. 음극 무지부에는 음극 집전체에 모인 전자들이 외부 회로로 흘러갈 수 있도록 외부 회로와 전지적으로 연결되는 음극 탭(230)이 부착되어 있다. 음극 집전체는 전기전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 형성되며, 음극 탭(230)은 니켈로 형성될 수 있다. The negative electrode plate 130 may include a negative electrode current collector that collects electrons generated by a chemical reaction, and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector. The negative electrode non-coating portion in which the negative electrode active material layer is not formed may be formed at an end of the negative electrode current collector. The negative electrode non-coating portion has a negative electrode tab 230 that is electrically connected to the external circuit so that electrons collected in the negative electrode current collector may flow to the external circuit. The negative electrode current collector may be formed of copper (Cu) or nickel (Ni) having excellent electrical conductivity, and the negative electrode tab 230 may be formed of nickel.

음극 활물질층도 리튬 이온이 흡장, 탈리할 수 있도록 탄소(C) 계열의 물질, 규소(Si), 주석(Sn), 주석 산화물(Tin Oxide), 주석 합금 복합체(Tin Alloy Composite), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다. 즉, 음극 활물질층은 탄소 재료 등에 도전재, 및 바인더를 혼합하여 형성될 수 있다.
The negative electrode active material layer also contains carbon (C) -based material, silicon (Si), tin (Sn), tin oxide, tin alloy composite, and transition metal oxide so that lithium ions can be occluded and desorbed. , Lithium metal nitride or lithium metal oxide. That is, the negative electrode active material layer may be formed by mixing a conductive material and a binder with a carbon material or the like.

세퍼레이터(150)는 양극판(110)과 음극판(130) 사이에 개재되어 양극판(110)과 음극판(130) 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 차단시킬 수 있으며, 세퍼레이터(150)로 인해 리튬 이온의 이동만이 가능하다. 세퍼레이터(150)는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 또는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등의 열가소성 수지로 형성될 수 있으며, 그 표면은 다공막 구조일 수 있다. 이러한 다공막 구조는, 전지 내부의 온도 상승으로 상기 열가소성 수지의 융점 근처가 되면 세퍼레이터(150)가 용융하여 동공이 막힘으로써 절연 필름이 된다. 이러한 현상을 세퍼레이터의 봉공 또는 셧다운(shut down) 현상이라고 한다. 이렇게 세퍼레이터(150)가 절연 필름으로 바뀜으로써 양극판(110)과 음극판(130) 간의 리튬 이온의 이동이 차단되고, 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 됨으로써 전지 내부의 온도 상승이 중단된다.
The separator 150 may be interposed between the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 130 to block shorts that may occur between the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 130, and only move the lithium ions due to the separator 150. This is possible. The separator 150 may be formed of a thermoplastic resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and may have a porous membrane structure. Such a porous membrane structure becomes an insulating film because the separator 150 melts when the temperature rises inside the battery and becomes close to the melting point of the thermoplastic resin. This phenomenon is called sealing or shutting down the separator. As the separator 150 is replaced with the insulating film, the movement of lithium ions between the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 130 is blocked, and no further current flows to stop the temperature increase inside the battery.

상기에서 간단히 설명한 바와 같이, 전극 탭(200)은 전극 조립체(100)로부터 연장되어 형성될 수 있다. 전극 탭(200)은, 양극판(110)으로부터 일정 길이가 돌출되어 접합된 양극 탭(210) 및 음극판(130)으로부터 일정 길이가 돌출되어 접합된 음극 탭(230)으로 이루어진다. 또한, 도 1에서는 전극 탭(200)이 한 방향으로 돌출된 구조만을 예시하고 있으나, 이와 달리 양 방향으로 돌출된 구조에 대해서도 하기의 실링부 관련 내용이 동일하게 적용된다.
As briefly described above, the electrode tab 200 may extend from the electrode assembly 100. The electrode tab 200 is formed of a positive electrode tab 210 which is protruded by a predetermined length from the positive electrode plate 110 and a negative electrode tab 230 which is protruded by a predetermined length from the negative electrode plate 130. In addition, although only the structure in which the electrode tab 200 protrudes in one direction is illustrated in FIG. 1, the following description about the sealing part also applies to the structure protruding in both directions.

파우치(300)는 전극 조립체(100)를 수용하며, 상부(310) 및 하부(320)를 포함한다. 또한, 파우치(300)의 하부(320)에는 전극 조립체(100)를 수용할 수 있는 수용부(325)가 형성되어 있다. 따라서, 전극 조립체(100)가 수용부(325)에 수용되고, 전극 탭(200)의 일 부분이 파우치(300)의 외부로 돌출된 후, 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320)가 접착함으로써 실링될 수 있다.The pouch 300 receives the electrode assembly 100 and includes an upper 310 and a lower 320. In addition, the lower portion 320 of the pouch 300 is formed with a receiving portion 325 that can accommodate the electrode assembly 100. Accordingly, the electrode assembly 100 is accommodated in the receiving portion 325, and a portion of the electrode tab 200 protrudes out of the pouch 300, and then the upper 310 and the lower 320 of the pouch 300. ) Can be sealed by adhering.

결국, 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320)는 다층막 구조일 수 있으며, 상기 다층막 구조는 적어도 3개의 층이 적층된 형태일 수 있다. 상기 3개의 층은 외부층(311), 금속층(313) 및 내부층(315)을 포함한다.As a result, the upper portion 310 and the lower portion 320 of the pouch 300 may have a multilayer structure, and the multilayer structure may have a form in which at least three layers are stacked. The three layers include an outer layer 311, a metal layer 313 and an inner layer 315.

외부층(311)은 기재 및 보호층의 역할을 할 수 있으며, 즉 수용부(325)에 수용된 전극 조립체(100)를 외부의 충격 등으로부터 1차적으로 보호하는 역할을 할 수 있다. 외부층(311)은 나일론, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)와 같은 수지재로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.The outer layer 311 may serve as a substrate and a protective layer, that is, may primarily serve to protect the electrode assembly 100 accommodated in the receiving portion 325 from external impact. The outer layer 311 may be formed of a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET), but is not limited thereto.

금속층(313)은 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 침투를 방지하는 배리어층의 역할을 할 수 있다. 금속층(313)은 알루미늄과 같은 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.The metal layer 313 may serve as a substrate that maintains mechanical strength and a barrier layer that prevents penetration of moisture and oxygen. The metal layer 313 may be formed of a material such as aluminum, but is not limited thereto.

내부층(315)은 열융착층이라고도 하며, 열접착성을 가져 실링제 역할을 할 수 있다. 내부층(315)은 폴리올레핀(Polyolepin) 계열의 수지 물질로 형성될 수 있다. 내부층(315)은 변성 폴리프로필렌인 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용할 수 있다. 또한, 내부층(315)은 폴리올레핀계 수지인 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌과 아크릴산 공중합체, 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다.
The inner layer 315 may also be referred to as a heat seal layer, and may have a thermal adhesiveness to serve as a sealing agent. The inner layer 315 may be formed of a polyolefin-based resin material. The inner layer 315 may act as an adhesive layer using modified polypropylene (CPP). In addition, the inner layer 315 may be formed of a material selected from the group consisting of polyolefin resin, polypropylene chloride, polyethylene, ethylene propylene copolymer, polyethylene and acrylic acid copolymer, and polypropylene and acrylic acid copolymer. It is not limited to such a substance.

실링부(400)는 파우치(300)의 상부(310) 및 하부(320) 사이에 개재되어, 파우치(300)의 상부(310)와 하부(320), 및 전극 탭(200)을 실링한다. 이때, 실링부(400)는 두께가 서로 다른 복수개의 면을 가질 수 있다. 실링부는 3개 또는 4개의 실링면을 가질 수 있다.The sealing unit 400 is interposed between the upper portion 310 and the lower portion 320 of the pouch 300 to seal the upper portion 310 and the lower portion 320 and the electrode tab 200 of the pouch 300. In this case, the sealing part 400 may have a plurality of surfaces having different thicknesses. The sealing portion may have three or four sealing surfaces.

본 발명의 일 측에 따른 실링부(400)에서, 하나의 실링면에서는 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 배출될 수 있도록 두께가 가장 얇을 수 있다. 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 전지 내부의 압력이 높아지는 경우, 두께가 가장 얇은 영역(예를 들어, 도 2에서의 제1 실링면)을 통해 가스가 배출될 수 있다. 즉, 실링부(400)에 포함되는 복수개의 면 중 전극 탭(200)과 접촉하는 면인 제1 실링면(410)의 두께가 제1 실링면(410)을 제외한 면들의 두께보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 실링면(410)의 두께가 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)에 비해 작기 때문에 접착력이 상대적으로 약하게 되어 이차 전지 내부에 압력이 높아지는 경우 가스가 제1 실링면(410)을 통해 배출된다. In the sealing unit 400 according to one side of the present invention, one sealing surface may be the thinnest so that the gas generated inside the secondary battery may be discharged. When the gas is generated inside the secondary battery to increase the pressure inside the battery, the gas may be discharged through the region having the thinnest thickness (eg, the first sealing surface in FIG. 2). That is, the thickness of the first sealing surface 410, which is the surface in contact with the electrode tab 200, of the plurality of surfaces included in the sealing unit 400 may be smaller than the thickness of the surfaces except for the first sealing surface 410. Therefore, since the thickness of the first sealing surface 410 is smaller than that of the second sealing surface 420 and the third sealing surface 430, the adhesive force is relatively weak, and thus, when the pressure increases in the secondary battery, the gas is first sealed. Ejected through face 410.

즉, 이차 전지 내부의 압력이 높아지는 경우 복수개의 면으로 이루어진 실링부에서 상대적으로 두께가 가장 약한 제1 실링면(410)을 전극 탭(200) 부위에 형성하여, 전지 내부에 압이 차게 될 경우 제1 실링면(410)을 통해 쉽게 가스를 배출할 수 있으며, 이와 같이 미리 설정된 면을 통해 가스의 배출을 용이하게 함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.That is, when the pressure inside the secondary battery increases, a first sealing surface 410 having the weakest thickness is formed on the electrode tab 200 in the sealing portion having a plurality of surfaces, so that the pressure is filled inside the battery. The gas may be easily discharged through the first sealing surface 410, and the stability of the secondary battery may be secured by facilitating the discharge of the gas through the predetermined surface.

결국, 이차 전지 내부에서 발생한 가스의 배출 방향을 한 방향 또는 특정 방향으로 배출되도록 설계하여 가스의 배출을 용이하게 함으로써, 더 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다. 이와 같이, 전극 탭과 접촉하는 접착면에서의 두께를 가장 작게 하여 전극 탭이 위치된 방향으로 가스가 배출될 수 있도록 미리 설정함으로써 이차 전지의 안정성을 확보할 수 있다.
As a result, the discharge direction of the gas generated inside the secondary battery is designed to be discharged in one direction or a specific direction to facilitate the discharge of the gas, thereby providing a secondary battery having more excellent stability. As described above, stability of the secondary battery can be ensured by setting the thickness of the adhesive surface in contact with the electrode tab to the smallest so that the gas can be discharged in the direction in which the electrode tab is positioned.

본 발명의 일 측에서, 도 2에서와 같이, 두께가 서로 다른 복수개의 실링면은 제1 실링면(410), 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)으로 이루어진 3개의 실링면을 포함할 수 있다. 이때, 전극 탭(200)과 접촉하는 제1 실링면(410)의 두께가 가장 작게 설계될 수 있다. 또한, 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역은 전극 조립체(100)를 향해 함몰된 구조(415)를 가질 수 있다. 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역은, 상기 제1 실링면(410)의 면적를 기준으로 상기 전극 조립체를 향해 30~70% 함몰된 구조를 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역은 실링되는 면적이 더 작을 수 있다. 이로 인해, 이차 전지 내부에서 압력이 높아지는 경우, 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역에서는 가스가 외부로 배출되기 위한 이동거리가 짧고 접착력이 가장 약하기 때문에 다른 영역보다 빠르게 오픈되어 가스가 외부로 배출될 수 있다.In one side of the present invention, as shown in Figure 2, the plurality of sealing surfaces having different thicknesses are three sealing consisting of the first sealing surface 410, the second sealing surface 420 and the third sealing surface 430 It may include cotton. In this case, the thickness of the first sealing surface 410 in contact with the electrode tab 200 may be designed to be the smallest. In addition, an area between the electrode tabs 200 in the first sealing surface 410 may have a structure 415 recessed toward the electrode assembly 100. An area between the first sealing surface 410 and the electrode tab 200 preferably has a structure in which 30 to 70% of the region is recessed toward the electrode assembly based on the area of the first sealing surface 410. It doesn't work. That is, the area between the electrode tabs 200 on the first sealing surface 410 may have a smaller sealing area. Therefore, when the pressure increases inside the secondary battery, the area between the first sealing surface 410 and the electrode tab 200 is shorter than the other regions because the moving distance for discharging gas to the outside is short and the adhesive force is the weakest. Gas may be discharged to the outside.

결국, 두께가 가장 얇은 제1 실링면(410)을 통해 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 용이하게 배출될 수 있으며, 바람직하게는 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역을 통해 상기 가스가 용이하게 배출될 수 있으며, 이와 같이 가스의 배출을 조절함으로써 가스로 인한 폭발 등을 미연에 방지함으로써 이차 전지의 안정성을 개선시킬 수 있다.
As a result, the gas generated inside the secondary battery may be easily discharged through the first sealing surface 410 having the thinnest thickness, and preferably through the region between the electrode tabs 200 in the first sealing surface 410. The gas can be easily discharged, and by controlling the discharge of the gas in this way, it is possible to improve the stability of the secondary battery by preventing the explosion due to the gas in advance.

본 발명의 일 측에서 제1 실링면(410)의 두께는 상기 제1 실링면을 제외한 면들의 두께의 30~70%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In one side of the present invention, the thickness of the first sealing surface 410 is preferably 30 to 70% of the thickness of the surfaces except for the first sealing surface, but is not limited thereto.

제1 실링면(410)에 대응되는 내부층(315)의 두께를 줄이거나, 이와 반대로 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)에 대응되는 내부층(315)의 두께를 줄일 수 있다. 따라서, 제1 실링면(410)의 전체 두께가 제2 실링면(420) 및 제3 실링면(430)의 전체 두께보다 상대적으로 작게 설계될 수 있다. 이를 통해, 이차 전지 내부에서 압력이 상승하는 경우, 상대적으로 두께가 얇은 제1 실링면(410)을 통해 가스가 외부로 배출될 수 있다.Reduce the thickness of the inner layer 315 corresponding to the first sealing surface 410, or conversely reduce the thickness of the inner layer 315 corresponding to the second sealing surface 420 and the third sealing surface 430. Can be. Therefore, the overall thickness of the first sealing surface 410 may be designed to be relatively smaller than the overall thickness of the second sealing surface 420 and the third sealing surface 430. As a result, when the pressure increases in the secondary battery, the gas may be discharged to the outside through the relatively thin first sealing surface 410.

또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역은 다른 영역에 비해 상대적으로 실링되는 면적이 작도록 홈 구조를 형성하여, 가스가 배출되는 거리를 더 짧게 함으로써 제1 실링면(410)에서 전극 탭(200) 사이의 영역을 통해 가스의 배출을 효과적으로 할 수 있다.
In addition, as described above, the area between the electrode tabs 200 in the first sealing surface 410 is formed with a groove structure so that the area of the sealing is relatively smaller than other areas, thereby further reducing the distance from which gas is discharged. By shortening it, it is possible to effectively discharge the gas through the region between the electrode tab 200 on the first sealing surface 410.

이차 전지는 전극 조립체의 구조, 전해질의 구성 등에 따라 분류되며, 예를 들어 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류될 수 있다. 본 발명의 일 측에 따른 파우치형 이차 전지에서는, 제조비가 상대적으로 저렴하고, 전해질의 누액 가능성이 적으며, 전지 조립 공정이 간편한 리튬 이온 폴리머 전지를 사용할 수 있다.
Secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly, the configuration of the electrolyte, and the like, and may be classified into, for example, lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, lithium polymer batteries, and the like. In the pouch type secondary battery according to one aspect of the present invention, a lithium ion polymer battery having a relatively low manufacturing cost, a low possibility of leakage of an electrolyte, and a simple battery assembly process may be used.

따라서, 본 발명의 일 측에서는, 리튬 이차 전지 제조에 있어 리튬 이차 전지의 과부하(overcharge), 고온 등에 의한 문제가 발생하는 경우, 이차 전지 내의 가스 흐름을 특정 방향으로 유도함으로써 모듈, 팩, 및 전기차 설계시 가스 배출을 효율적으로 하여 우수한 안정성이 확보된 이차 전지를 제공할 수 있다.
Therefore, in one side of the present invention, in the case of a problem caused by overcharge, high temperature, etc. of a lithium secondary battery in the production of a lithium secondary battery, by designing a module, a pack, and an electric vehicle by directing the gas flow in the secondary battery in a specific direction It is possible to provide a secondary battery having excellent stability by ensuring time gas discharge.

또한, 본 발명의 다른 측에 따른 중대형 전지모듈 또는 전지팩에서, 상기 파우치형 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함할 수 있다. 상기 상기 중대형 전지팩은 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.
In addition, in the medium-large battery module or battery pack according to the other side of the present invention, the pouch-type secondary battery may include a plurality of electrically connected. The medium-large battery pack may include an electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric trucks; Electric commercial vehicle; Or it can be used as a power source for any one or more of the system for power storage.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

100 : 전극 조립체 200 : 전극 탭
300 : 파우치 310 : 파우치의 상부
320 : 파우치의 하부 325 : 파우치의 수용부
400 : 실링부 410 : 제1 실링면
415 : 제1 실링면의 함몰된 구조 420 : 제2 실링면
430 : 제3 실링면100 electrode assembly 200 electrode tab
300: pouch 310: the upper portion of the pouch
320: lower portion of the pouch 325: receiving portion of the pouch
400: sealing portion 410: first sealing surface
415: recessed structure of the first sealing surface 420: second sealing surface
430: third sealing surface

Claims (10)

전극 조립체;
상기 전극 조립체로부터 연장되어 형성되는 전극 탭;
상기 전극 조립체를 수용하는 파우치; 및
상기 파우치와 상기 전극 탭을 실링하고, 두께가 서로 다른 복수개의 면을 갖는 실링부를 포함하고,
상기 복수개의 면 중 상기 전극 탭과 접촉하는 면인 제1 실링면의 두께가 상기 제1 실링면을 제외한 면들의 두께보다 작은 파우치형 이차 전지.
An electrode assembly;
An electrode tab extending from the electrode assembly;
A pouch for receiving the electrode assembly; And
Sealing the pouch and the electrode tab, and includes a sealing portion having a plurality of surfaces having different thicknesses,
A pouch type secondary battery having a thickness of a first sealing surface, which is a surface in contact with the electrode tab, of the plurality of surfaces, is smaller than a thickness of surfaces other than the first sealing surface.
제1항에 있어서,
상기 제1 실링면에서 상기 전극 탭 사이의 영역은 상기 전극 조립체를 향해 함몰된 구조를 갖는 파우치형 이차전지.
The method of claim 1,
The region between the electrode tabs on the first sealing surface has a structure recessed toward the electrode assembly.
제2항에 있어서,
상기 전극 탭 사이의 영역은, 상기 제 1 실링면의 면적을 기준으로 상기 전극 조립체를 향해 30~70% 함몰된 구조를 갖는 파우치형 이차 전지.
The method of claim 2,
The region between the electrode tabs, the pouch-type secondary battery having a structure of 30 to 70% recessed toward the electrode assembly based on the area of the first sealing surface.
제1항에 있어서,
상기 실링부의 복수개의 면은 3개 또는 4개의 면으로 이루어진 파우치형 이차 전지.
The method of claim 1,
A plurality of surfaces of the sealing portion is a pouch type secondary battery consisting of three or four surfaces.
제1항에 있어서,
상기 파우치는, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부가 형성된 하부 및 상기 하부를 덮는 상부를 포함하는 파우치형 이차 전지.
The method of claim 1,
The pouch is a pouch type secondary battery including a lower portion formed with an accommodating portion accommodating the electrode assembly and an upper portion covering the lower portion.
제1항에 있어서,
상기 제1 실링면의 두께는 상기 제1 실링면을 제외한 면들의 두께의 30~70%인 파우치형 이차 전지.
The method of claim 1,
The thickness of the first sealing surface is a pouch type secondary battery that is 30 to 70% of the thickness of the surfaces excluding the first sealing surface.
제1항에 있어서,
상기 전극 탭은 상기 전기 조립체의 한 방향으로 위치되는 것인 파우치형 이차 전지.
The method of claim 1,
And the electrode tab is positioned in one direction of the electrical assembly.
제1항에 있어서,
상기 파우치형 이차 전지는 리튬 이차 전지인 파우치형 이차 전지.
The method of claim 1,
The pouch type secondary battery is a pouch type secondary battery is a lithium secondary battery.
제 1항에 따른 파우치형 이차 전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩.
Medium-large battery module or battery pack comprising a plurality of pouch-type secondary batteries according to claim 1 electrically connected.
제 9항에 있어서, 상기 중대형 전지팩은 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩.





The method of claim 9, wherein the medium-large battery pack comprises: an electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric trucks; Electric commercial vehicle; Or medium or large battery module or battery pack, characterized in that used as a power source for any one or more of the medium or large power storage system.





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