KR20150014888A - 산소 스캐빈저를 포함하는 전지케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지케이스의 내벽에 산소 스캐빈져(scavenger)를 포함하는 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스를 제공한다.

Description

산소 스캐빈저를 포함하는 전지케이스 {Battery Case Having Scavenger for Oxygen}
본 발명은 산소 스캐빈저를 포함하는 전지케이스에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등과 같은 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2) 등도 사용되고 있다. 특히, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 함유 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점 뿐만 아니라, 고용량의 리튬 이차전지 제조가 가능하여, 근래 리튬 이차전지의 양극 활물질로 주목 받고 있다.
그러나, 상기 양극 활물질의 경우, 활성화 과정에서 4.6V까지의 충전이 필요하고, 사이클의 경우에도 4.2V 이상이 상한 전압으로 설정되어 있는 바, 상기 양극 활물질을 사용한 이차전지는 사이클이 진행되는 동안 양극에서 전해액의 분해 및 전극 자체의 산소 탈리로 인해 다량의 산소 가스가 발생한다.
상기 산소가 이차전지 내에서 전해액에 용해될 경우, 전극에 부산물을 발생시키는 바, 전극의 저항을 증가시키는 등 이차전지의 성능 및 안전성을 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 이차전지 내의 산소 발생으로 인한 성능 및 안전성 저하를 방지할 수 있는 이차전지를 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지케이스는 전지케이스의 내벽에 산소 스캐빈져(scavenger)를 포함하는 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 코팅층은 산소 스캐빈져를 함유하여 전극조립체로부터 발생되는 산소를 흡착시킬 수 있다.
따라서, 상기 전지케이스를 포함하는 이차전지에서 발생하는 산소에 의한 부산물의 형성 및 스웰링 현상, 이에 따른 전지의 성능 및 안전성 저하를 방지할 수 있는 효과를 발휘한다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 코팅층은 전지케이스의 내벽의 일부 또는 전부에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 코팅층은, 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체로부터 연장된 전극탭들이 전극단자를 형성하는 전극리드와 결합하는 부위(‘전극탭-리드 결합부’)에 대응하는 위치에서 전지케이스의 상단 및/또는 하단의 내벽에 형성되어 있는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 코팅층의 두께는 0.05mm 이상 내지 0.25mm 이하일 수 있으며, 상기 코팅층에 포함되는 산소 스캐빈져는 코팅층 전체 중량을 기준으로 5 중량% 이상 내지 100 중량% 이하로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있으며, 이러한 경우에, 상기 코팅층의 두께는 파우치형 케이스 두께의 2배 이하일 수 있다.
이와 관련하여, 일반적인 파우치형 케이스는 0.10mm 내지 0.13mm의 두께로 이루어져 있는 바, 이에 따라, 상기 코팅층의 두께는 파우치형 케이스 두께의 2배를 초과하지 않는 0.25mm이하일 수 있다.
만일, 상기 코팅층의 두께가 0.05mm 미만이거나, 코팅층 전체 중량을기준으로 5 중량% 미만일 경우에는, 상기 코팅층에 산소 스캐빈져가 충분히 포함될 수 없어, 소망하는 산소 흡착의 효과를 발휘할 수 없으며, 상기 코팅층의 두께가 0.25mm를 초과하거나, 코팅층 전체 중량을 기준으로 100 중량%를 초과할 경우에는, 상기 코팅층이 외부로부터의 수분 침투 경로를 제공함으로써, 수분 침투에 따른 전지의 전기적 성능에 영향을 미칠 수 있고, 지나친 두께로 인해 전지케이스와의 성형성을 저하시킬 수 있다.
본 발명은, 내부에 산소 스캐빈져(scavenger)를 포함하는 흡착 주머니가 전지케이스의 전극조립체 수납부 내에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스를 제공하는 바, 상기 흡착 주머니는 가스 투과막으로 이루어질 수 있다.
이러한 경우에, 상기 가스 투과막은 선택적 가스 투과막으로서, 산소(O2)를 선택적으로 투과할 수 있으며, 액체 비 투과성일 수 있다.
따라서, 상기 흡착 주머니는 전지케이스 내의 전해액을 제외한 산소만을 전지케이스 외부로 선택적으로 배출할 수 있다.
한편, 상기 가스 투과막은, 기공의 크기가 0.3nm 이상 내지 1.0nm 이하일 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 기공의 크기가 0.3nm 미만일 경우에는 소망하는 산소 투과의 효과를 발휘할 수 없으며, 기공의 크기가 1.0nm를 초과할 경우, 산소를 투과하는 이외에 전해액의 유출이 발생할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가스 투과막은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 흡착 주머니는 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체와 전지케이스 사이의 빈공간에 내장되어 있는 구조일 수 있는 바, 상기 빈공간은 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체로부터 연장된 전극탭들이 전극단자를 형성하는 전극리드와 결합하는 부위(‘전극탭-리드 결합부’)의 상부 및/또는 하부일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 산소 스캐빈져는 흡착 주머니 내부 전체 부피를 기준으로 0.1 부피% 이상 내지 5 부피% 이하로 포함될 수 있는 바, 상기 산소 스캐빈져는 입자 형태 또는 액상 형태일 수 있다.
만일, 상기 산소 스캐빈져가 흡착 주머니 내부 전체 부피를 기준으로 0.1 부피% 미만으로 포함될 경우에는, 산소 스캐빈져의 양이 지나치게 적어, 소망하는 산소 흡착의 효과를 발휘할 수 없으며, 5 부피%를 초과하여 포함될 경우에는, 산소 스케빈져의 양이 지나치게 많아, 상기 산소 스캐빈져끼리의 접촉이 증가할 수 있는 바, 이에 따라, 상대적으로 산소 스캐빈져가 산소와 접촉할 수 있는 면적이 감소해, 산소 흡착의 효과가 저하될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 산소 스캐빈져는 아스코르빅산, 아이소코르빅산, 갈릭산 및 그들의 염, 토코페놀, 하이드로퀴논 카테콜, 레소르신, 디부틸하이드록시톨루엔, 디부틸하이드록시아니솔, 피로갈롤, 롱갈리트, 당류 물질, 리그닌, C6H12O3S, 철 기반 물질, 티오설페이트, 디싸이어나이트, 하이드로겐설파이트, 산화환원 수지, 수지 금속 복합체, 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이러한 경우에, 상기 당류 물질은 프락토스(fructose), 슈크로오스(sucrose), 글루코오스(glucose), 갈락토스(galactose), 락토스(lactose), 말토오스(maltose), 녹말(starch), 및 덱스트린(dextrin)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은, 상기 전지 케이스; 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극 조립체; 및 전해질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공하는 바, 일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극은 양극 활물질로서, 하기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.
LixMyMn2-yO4-zAz (1)
상기 식에서,
M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;
0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.
(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.
상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
한편, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 이차전지들은 일반적으로 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있으며, 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 설명한다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지케이스는, 전지케이스의 내벽에 산소 스캐빈져를 포함하는 코팅층이 형성됨으로써, 상기 전지케이스를 포함하는 이차전지에서 발생하는 산소에 의한 부산물의 형성 및 스웰링 현상, 이에 따른 전지의 성능 및 안전성 저하를 방지할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 이차전지의 구조를 개략적으로 나타내는 모식도이다;
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 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스를 포함하는 이차전지의 구조를 개략적으로 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지(100)는, 전극조립체(110), 전극조립체(110)로부터 연장되어 있는 전극탭들(150), 전극탭들(150)에 용접되어 있는 전극리드(130), 및 전극조립체(110)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
상기 전지케이스(120)의 내벽에 산소 스캐빈져를 포함하는 코팅층(140)이 형성되어 있는 바, 상기 코팅층(140)은, 전극조립체(130)로부터 연장된 전극탭들(150)이 전극단자를 형성하는 전극리드(130)와 결합하는 부위(‘전극탭-리드 결합부’)에 대응하는 위치에서 전지케이스(120)의 하단의 내벽에 형성되어 있다.
따라서, 상기 코팅층(140)은 상기 전지케이스(120)를 포함하는 이차전지(100)에서 발생하는 산소를 흡착시킴으로써, 상기 산소에 의한 부산물의 형성 및 이에 따른 전지(100)의 성능과 안전성 저하를 방지할 수 있는 효과를 발휘한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (27)

  1. 전지케이스의 내벽에 산소 스캐빈져(scavenger)를 포함하는 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층은 산소 스캐빈져를 함유하여 전극조립체로부터 발생되는 산소를 흡착시키는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층은 전지케이스의 내벽의 일부 또는 전부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 코팅층은, 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체로부터 연장된 전극탭들이 전극단자를 형성하는 전극리드와 결합하는 부위(‘전극탭-리드 결합부’)에 대응하는 위치에서 전지케이스의 상단 및/또는 하단의 내벽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0.05mm 이상 내지 0.25mm 이하인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈져는 코팅층 전체 중량을 기준으로 5 중량% 이상 내지 100중량% 이하로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  7. 내부에 산소 스캐빈져(scavenger)를 포함하는 흡착 주머니가 전지케이스의 전극조립체 수납부 내에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 흡착 주머니는 가스 투과막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 투과막은 선택적 가스 투과막인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 선택적 가스 투과막은, 산소(O2)를 선택적으로 투과하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 투과막은 액체 비 투과성인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 투과막은, 기공의 크기가 0.3nm 이상 내지 1.0nm 이하인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 투과막은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 흡착 주머니는 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체와 전지케이스 사이의 빈공간에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 빈공간은 전극조립체가 전지케이스에 수납될 때, 전극조립체로부터 연장된 전극탭들이 전극단자를 형성하는 전극리드와 결합하는 부위(‘전극탭-리드 결합부’)의 상부 및/또는 하부인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈져는 흡착 주머니 내부 전체 부피를 기준으로 0.1 부피% 이상 내지 5 부피% 이하로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  17. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈져는 입자 형태 또는 액상 형태인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  18. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 산소 스캐빈져는 아스코르빅산, 아이소코르빅산, 갈릭산 및 그들의 염, 토코페놀, 하이드로퀴논 카테콜, 레소르신, 디부틸하이드록시톨루엔, 디부틸하이드록시아니솔, 피로갈롤, 롱갈리트, 당류 물질, 리그닌, C6H12O3S, 철 기반 물질, 티오설페이트, 디싸이어나이트, 하이드로겐설파이트, 산화환원 수지, 수지 금속 복합체, 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 당류 물질은 프락토스(fructose), 슈크로오스(sucrose), 글루코오스(glucose), 갈락토스(galactose), 락토스(lactose), 말토오스(maltose), 녹말(starch), 및 덱스트린(dextrin)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
  20. 제 1 항 또는 제 7 항에 따른 전지 케이스;
    양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극 조립체; 및
    전해질;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질로서, 하기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지:
    LixMyMn2-yO4-zAz (1)
    상기 식에서,
    M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
    A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;
    0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.


    (1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)
    상기 식에서,
    M’은 MnaMb이고;
    M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
    A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
    0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 음극은 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  24. 제 20 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  25. 제 24 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  26. 제 25 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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