KR20160087189A - 발열체를 포함하는 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집전체의 일면 또는 양면에 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위셀들을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며; 상기 단위셀들 사이 및 단위셀 내부 중의 적어도 하나에는 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하는 발열체가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

발열체를 포함하는 전지셀 {Battery Cell Comprising Heating Elements}
본 발명은 발열체를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
또한, IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.
자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀들을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
이러한 중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조 비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
그러나, 이러한 이차전지는 외부 온도에 따라 전지의 성능에 큰 변화를 보인다. 예를 들면, 외부 온도에 비해 전지 내부의 온도가 섭씨 2℃ 에서 4℃ 가량 낮을 경우, 전지의 용량은 5% 까지 감소하며, 반대로, 전지 내부의 온도가 섭씨 2℃ 에서 4℃ 가량 높을 경우, 전지의 용량은 5% 까지 증가하며, 이러한 용량 증가는 전지 내부의 온도가 섭씨 85℃ 에 이를 때까지 지속되는 것으로 알려져 있다. 외부 온도에 따라 전지의 성능이 변화하는 것은 전해액의 유동이 온도에 따라 변화하기 때문이다. 통상적으로, 리튬 이온 전지의 전해질로 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate; EC)를 기본으로 한 이/삼 성분계 전해질이 사용되고 있으나, EC는 녹는점이 높아서 사용 온도가 제한되어 있고, 저온에서 유동성이 감소하여 상당한 전지 성능 저하를 가져온다.
이러한 외부 온도에 따른 전지 성능의 변화는 극저온과 같은 극한 환경에서 더욱 심각하게 나타난다.
따라서, 이를 해결하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 단위셀 내부에 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하는 발열체를 포함시킴으로써, 저온의 외부 환경에서 전지 용량의 감소를 최소화하여 전지의 성능 향상을 구현할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
집전체의 일면 또는 양면에 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위셀들을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며;
상기 단위셀들 사이 및 단위셀 내부 중의 적어도 하나에는 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하는 발열체가 포함되어 있는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은, 단위셀들 사이 및 단위셀 내부 중의 적어도 하나에는 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하는 발열체가 포함됨으로써, 전지셀의 작동과 동시에 발열체가 저항열을 발산하고, 저온 환경에서 전해액의 유동성이 감소하는 것을 최소화하여, 전지의 성능 향상을 구현할 수 있다. 구체적으로, 전지셀 내부에 발열체를 삽입하여 전지셀의 내부 온도가 2℃ 증가하였을 때, 전지 용량이 최고 5% 증가하는 것을 확인하였다. 특히, 극저온 조건에서 고출력을 요하는 중대형 전지에 상기 발열체를 삽입할 경우, 고출력에 의해 높은 저항이 발열체에 발생하게 되어 더 많은 저항열을 발산하게 되여, 전지의 고출력 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 발열체의 소재는, 전지셀 내부의 상호작용에 의해서 충분한 저항열을 발산할 수 있으면 특별히 한정되지 않으나, 니켈(Ni)/크롬(Cr) 합금, 철(Fe)/크롬(Cr) 합금, 이규화몰리브덴(MoSi2), 및 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 등이 바람직하다. 특히, 이규화몰리브덴과 실리콘 카바이드는 비금속 발열체로서 팽창 계수가 낮고, 물리적 변형이 거의 없으며, 화학적 안정성을 가지고 있으므로, 전지 내부의 고온 조건에서 물리화학적 변형 없이 충분한 저항열을 발산할 수 있다.
상기 양극은 양극 집전체 상에, 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
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 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 마이크로미터 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 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터고, 두께는 일반적으로 5 ~ 30 마이크로미터다. 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. 바람직하게, 상기 단위셀의 분리막은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있고, 특히 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자 및 바인더 고분자로 이루어진 활성층이 도포되어 있는 구조일 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 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 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 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 마이크로미터의 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.
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 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체가 비수 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 비수 전해액은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 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, 테트라히드록시푸란, 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 비수 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, 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 비수 전해질을 제조할 수 있다.
상기 전지케이스는 내후성 고분자로 이루어진 외부 피복층, 열융착성 고분자로 이루어진 내부 실란트층, 및 상기 외부 피복층과 내부 실란트 층의 사이에 개재되는 베리어층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스일 수 있고, 상세하게는 베리어층이 Al인 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스일 수 있다. 또한, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 발열체는, 그것의 형상이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 평면 형상이 단위셀과 동일한 구조일 수 있다. 상기 발열체의 평면 형상이 단위셀과 유사하고, 발열체 소재의 경도가 클 경우, 전지의 구부러짐(bending) 현상을 최소화하여 안정성이 향상된 전지셀의 구현이 가능하다. 이 때, 발열체가 삽입되는 위치는 특별히 한정되지 않으나, 단위셀의 최외각에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발열체의 두께는, 전지셀의 내부의 상호작용에 의해 충분한 저항열을 발산하고, 전지셀의 부피를 과도하게 증가시키지 않는다면 특별히 한정되지 않으나, 단위셀 중의 집전체의 두께 대비 50% 내지 600%의 두께로 이루어질 수 있다. 구체적으로 발열체의 두께는, 특별히 한정되지 않으나, 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 10 ㎛ 일 수 있다.
본 발명의 전지셀에서 전극조립체는 단위셀들이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 3 이상의 홀수인 n개의 단위셀들이 순차적으로 적층되어 있고, 발열체가 전극조립체의 중앙에 위치하는 단위셀의 일측 또는 양측 계면이나 상기 단위셀의 내부에 위치하는 구조일 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 전극조립체는 단위셀들이 긴 시트형의 분리 필름상에 위치한 상태에서 순차적으로 권취되어 있는 구조일 수도 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 3 이상의 홀수인 n개의 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서, 제 1 단위셀이 단위셀들의 적층 방향을 기준으로 전극조립체의 중심부에 위치하고 제 n-1 단위셀 및 제 n 단위셀이 전극조립체의 최외각에 각각 위치하도록, 제 1 단위셀부터 제 n 단위셀로 순차적으로 권취한 구조로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀 사이에는 권취 전 분리필름 상에서 단위셀의 크기에 상응하는 이격 부위가 형성되어 있으며, 상기 발연체는 제 1 단위셀과 제 n 단위셀 사이 및/또는 내부의 임의의 위치에 포함될 수 있다.
이러한 단위셀의 적층 구조에, 발열체들이 둘 이상의 개수로 포함됨으로써 하나의 발열체가 포함될 때보다 본 발명에서 의도한 효과를 높일 수 있고, 이러한 둘 이상의 발열체들은 다양한 위치에 포함될 수 있음은 물론이다. 특히, 앞서 언급한 극저온의 외부 환경에서 고출력을 요하는 전지에 둘 이상의 발열체를 삽입할 경우, 전지의 고출력에 의해 발열체에서 더 많은 저항열을 발산하게 되어, 전지 내부의 더 높은 온도 상승을 기대할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 전극조립체는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤 구조일 수 있으며, 상기 젤리-롤의 권취 구조 내부에 발열체가 위치되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 젤리-롤의 권취 개시 부위에 발열체를 위치시킴으로써, 용이하게 제작될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는, 예를 들어, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 자전거, 전기 스쿠터(E-scooter) 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있지만, 이들 만으로 한정되지 않음은 물론이다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 따른 전지셀은 하나 이상의 특정한 발열체를 전극조립체의 내부에 포함함으로써, 전지셀의 출력을 상승시키고, 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체에 발열체가 개제된 형태를 나타낸 모식도이다;
도 2은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다;
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다;
도 4는 도 3의 전극조립체를 제조하는 방법을 나타낸 모식도이다;
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 방법을 나타낸 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1는 전극조립체에 발열체가 개제된 하나의 예시적인 형태를 나타내는 모식도이다.
도 1을 참조하면, 단위셀(110)은 집전체의 일면 또는 양면에 활물질이 각각 도포되어 있는 양극(112)과 음극(112), 및 양극(112)과 음극(111)사이에 개재되는 분리막(113)으로 구성되어 있다. 발열체(50)는 평면 형상이 단위셀(110)과 동일하게 이루어져 있고, 단위셀 집전체의 두께 대비 50% 내지 600%의 두께로 이루어져 있다. 이러한 전극조립체(100) 내에 개재된 발열체(50)은 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하게 된다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다.
도 2을 참조하면, 전극조립체(200)는 5개의 단위셀들(210, 220, 230, 240, 250)이 순차적으로 적층되어 있고, 발열체(50)는 단위셀(220)과 단위셀(230) 사이에 위치해 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체와 이 제조 방법을 나타낸 모식도이다.
도 3 및 4을 참조하면, 전극조립체(300)는 단위셀들(310, 340, 350, 360, 370)이 긴 시트형의 분리 필름(380)상에 위치한 상태에서 순차적으로 권취되어 있다. 전극조립체(300)는 5개의 단위셀들(310, 340, 350, 360, 370)을 폭 대비 긴 길이의 분리필름(380)상에 위치시킨 상태에서, 단위셀(310)이 단위셀들(310, 340, 350, 360, 370)의 적층 방향을 기준으로 전극조립체(300)의 중심부에 위치하고 단위셀(360) 및 단위셀(370)이 전극조립체의 최외각에 각각 위치하도록, 단위셀(310)부터 단위셀(370)로 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있다. 이때, 단위셀(310)과 발열체(50) 사이에는 권취 전 분리필름(380) 상에서 단위셀(310)의 크기에 상응하는 이격 부위(381)가 형성되어 있고, 2개의 발열체(50, 50-1)가 포함되어 있으며, 단위셀(310)과 단위셀(340), 단위셀(310)과 단위셀(350) 사이에 각각 위치하고 있다.
끝으로, 도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 방법을 나타낸 모식도이다.
도 5을 참조하면, 전극조립체(500)는 긴 시트형의 양극(511)과 음극(512)을 분리막(513)이 개재된 상태에서 권취하고, 이렇게 권취하여 제작된 젤리-롤의 권취 구조 내부에 발열체(50)가 위치한다. 이때, 젤리-롤의 권취 개시 부위(E)에 발열체(50)가 위치한다.
이러한 구조에 의해, 하나 이상의 도전부재(50, 50-1)가 전극조립체(200, 300, 400, 500)의 내부에 포함될 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 집전체의 일면 또는 양면에 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위셀들을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며;
    상기 단위셀들 사이 및 단위셀 내부 중의 적어도 하나에는 전지 내부의 상호작용에 의해 저항열을 발산하는 발열체가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열체의 소재는 니켈(Ni)/크롬(Cr) 합금 또는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재 상에 무기물 입자 및 바인더 고분자로 이루어진 활성층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 발열체는 평면 형상이 단위셀과 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 발열체는 단위셀 중의 집전체의 두께 대비 50% 내지 600%의 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 단위셀들이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전극조립체는 3 이상의 홀수인 n개의 단위셀들이 순차적으로 적층되어 있고, 발열체가 전극조립체의 중앙에 위치하는 단위셀의 일측 또는 양측 계면이나 상기 단위셀의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 단위셀들이 긴 시트형의 분리 필름상에 위치한 상태에서 순차적으로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전극조립체는 3 이상의 홀수인 n개의 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서, 제 1 단위셀이 단위셀들의 적층 방향을 기준으로 전극조립체의 중심부에 위치하고 제 n-1 단위셀 및 제 n 단위셀이 전극조립체의 최외각에 각각 위치하도록, 제 1 단위셀부터 제 n 단위셀로 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀 사이에는 권취 전 분리필름 상에서 단위셀의 크기에 상응하는 이격 부위가 형성되어 있으며, 상기 발열체는 제 1 단위셀과 제 n 단위셀 사이 및/또는 내부의 임의의 위치에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 젤리-롤의 권취 구조 내부의 임의의 위치에 발열체가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 젤리-롤의 권취 개시 부위에 발열체가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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