KR20160104452A - 파우치형 이차전지용 카트리지 - Google Patents
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Abstract
파우치형 이차전지용 카트리지에 관한 기술이 개시된다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지는, 상호 결합으로 형성되는 내부 공간에 이차전지를 수용하는 한 쌍의 수용 커버; 및 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분 이외의 부분을 이차전지 내부 가스압에 의해 파열되지 않도록 클램핑하는 클램핑부 포함하여, 파우치형 이차전지의 안전성을 개선하고 구조를 간소화한다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지는, 상호 결합으로 형성되는 내부 공간에 이차전지를 수용하는 한 쌍의 수용 커버; 및 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분 이외의 부분을 이차전지 내부 가스압에 의해 파열되지 않도록 클램핑하는 클램핑부 포함하여, 파우치형 이차전지의 안전성을 개선하고 구조를 간소화한다.
Description
본 발명은 파우치형 이차전지용 카트리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 파우치형 이차전지의 안전성을 개선하고 구조를 간소화하는 파우치형 이차전지용 카트리지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충·방전이 가능한 전지이다. 최근 모바일 기기, 전기 자동차 등 이차전지를 사용하는 장치들이 급격히 증가함에 따라 이차전지의 성능은 물론 안전성을 개선하는 기술에 대한 관심과 수요도 급격히 증가하고 있는 추세이다.
이러한 이차전지는, 외장이나 적용 형태에 따라 원통형, 각형, 및 파우치형 이차전지로 구분될 수 있다. 특히, 파우치형 이차전지는, 전해액 누출 가능성이 작고 비교적 소형으로 동일한 용량의 이차전지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 변형이 용이하다는 장점으로 인해, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등 소형 전자기기는 물론, 전기 자동차 등 대형 장치에도 적용되고 있다.
이러한 파우치형 이차전지에서 과충전이나 내부 단락 등이 발생하는 경우, 이차전지 내부에서 온도가 상승하고 발화성 가스가 발생하여 파우치가 팽창되는 스웰링(swelling) 현상이 일어나게 된다. 이때, 발화성 가스가 파우치 외부로 적절히 배출되지 않는다면, 스웰링 현상에 의해 전체적인 모듈 구조가 파괴되거나 폭발이나 화재와 같은 심각한 사고를 초래하게 된다. 또한, 파우치형 이차전지는 원통형이나 각형 이차전지와 달리 파우치 테두리 실링 부위가 파열되면서 내부의 가스를 배출하므로 가스 배출 방향이 일정하지 않다. 그 결과, 파우치형 이차전지로부터 배출된 발화성 유해 가스가 전지 팩 내부 또는 냉각 채널로 유입되거나 전지 팩 외부로 유출되어 예기치 않은 피해를 발생시킬 수 있다.
이에 대해, 기존의 기술들은, 한국 공개특허공보 제10-2011-0103079호 등에 개시된 바와 같이 파우치형 이차전지 자체에 안전변(safety vent)을 설치하거나, 한국 공개특허공보 제10-2006-0091788호 등에 개시된 바와 같이 이차전지를 수용하는 카트리지에 날카로운 천공 부재를 설치하여 팽창된 파우치에 구멍을 냄으로써 파우치 내부의 가스를 파우치 외부로 배출시키고 있다.
그러나, 이와 같이 파우치형 이차전지에 안전변을 설치하거나 그 카트리지에 천공 부재를 설치하는 기존의 기술들은, 이차전지 내지 이차전지 모듈의 제조 시 별도의 부재와 공정을 필요로 하는 것으로서, 이차전지의 구조와 제조 공정을 복잡하게 하고 생산 비용을 증가시키는 문제가 있다. 더욱이, 기존의 기술들은 파우치형 이차전지의 내부 가스를 이차전지로부터 뿐만 아니라 이차전지를 수용하는 카트리지 내지 전체 전지 팩으로부터 용이하게 배출할 수 있는 방안을 제시하지 못하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 파우치형 이차전지의 가스 벤팅 방향을 특정 방향으로 유도하여 안전성을 개선함은 물론, 파우치형 이차전지의 구조 및 제조 공정을 간소화하고 생산 비용을 절감하는 파우치형 이차전지용 카트리지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지는, 파우치형 이차전지를 수용하며, 상호 결합으로 형성되는 내부 공간에 이차전지를 수용하는 한 쌍의 수용 커버; 및 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분 이외의 부분을 이차전지 내부 가스압에 의해 파열되지 않도록 클램핑하는 클램핑부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 수용 커버는, 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분에 대응하는 위치에, 가스 벤팅용 홀을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 벤팅용 홀은, 상기 한 쌍의 수용 커버 중 제1 수용 커버의 테두리 결합면에 구비되는 제1 홈부; 및 상기 한 쌍의 수용 커버 중 제2 수용 커버의 테두리 결합면에 구비되며, 상기 제1 수용 커버 및 제2 수용 커버의 테두리 결합면들이 상호 접촉하여 결합되는 경우 상기 제1 홈부와 함께 상기 가스 벤팅용 홀을 형성하는 제2 홈부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 클램핑부는, 상기 한 쌍의 수용 커버 중 제1 수용 커버의 내부면으로부터 돌출되어 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분의 일면을 가압하는 제1 단차 구조부; 및 상기 한 쌍의 수용 커버 중 제2 수용 커버의 내부면으로부터 상기 제1 단차 구조부에 대응하도록 돌출되어 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분의 타면을 가압하는 제2 단차 구조부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 카트리지에 수용되는 파우치형 이차전지의 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분을 클램핑하여 가스 벤팅 방향을 특정 방향으로 유도함으로써, 파우치형 이차전지의 안전성을 개선할 수 있다.
또한, 별도의 부재가 아닌 카트리지 내부면에 형성되는 단차 구조를 이용하여 파우치형 이차전지의 실링 부분을 클램핑함으로써, 파우치형 이차전지의 구조와 제조 공정을 간소화하고 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한, 파우치형 이차전지의 가스 벤팅 예정 부분에 대응하는 카트리지 부분에 가스 벤팅용 홈을 형성함으로써, 카트리지 외부로의 가스 배출을 용이하게 하고 유해 가스에 의한 피해를 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.
도 3은 도 1의 A-A′부분을 나타낸 단면도.
도 4는 도 1의 B-B′부분을 나타낸 단면도.
도 5는 도 1의 파우치형 이차전지용 카트리지를 나타낸 우측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.
도 3은 도 1의 A-A′부분을 나타낸 단면도.
도 4는 도 1의 B-B′부분을 나타낸 단면도.
도 5는 도 1의 파우치형 이차전지용 카트리지를 나타낸 우측면도.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지가 사시도로 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지가 분해 사시도로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지용 카트리지(100)는 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 및 클램핑부(112, 122)를 포함한다. 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120)는, 상호 결합으로 형성되는 내부 공간에 파우치형 이차전지(200)를 수용한다. 파우치형 이차전지(200)는 일반적으로 양극판과 음극판, 그리고 이러한 두 극판을 전기적으로 절연시키는 분리막이 적층되거나, 적층되어 권취된 전극 조립체를 상부 및 하부 파우치 시트 사이에 수용한 후 상부와 하부 파우치 시트의 테두리 부분(210) 간을 실링하여 구성하는 이차전지이다. 이 경우, 이차전지(200)의 두 개의 전극 리드(220)는 도 2와 같이 모두 전방으로 연장되도록 구성될 수 있으며, 실시예에 따라 각각 전·후 양 방향으로 연장되도록 구성될 수도 있다. 이러한 파우치형 이차전지(200)에서 과충전이나 내부 단락이 일어나는 경우, 내부 온도가 상승하고 발화성 가스가 발생하여 파우치가 팽창하게 된다. 이차전지(200)의 내부에서 발생된 가스가 파우치 외부로 적절히 배출되지 않으면 과도한 팽창이 일어나 전체 모듈 구조의 변형을 초래하게 되고, 나아가 폭발이나 화재와 같은 심각한 사고를 초래할 수 있다. 한편, 폭발 등이 발생하기 전에 파우치형 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210)이 파열되어 내부 가스가 외부로 배출되는 경우라도, 그 파열 부분이나 가스 배출 방향을 예측할 수 없다. 그 결과, 파우치형 이차전지(200)로부터 배출된 발화성 유해 가스가 전지 팩 내부 또는 냉각 채널로 유입되거나 전지 팩 외부로 유출됨으로써 예기치 않은 피해를 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 클램핑부(112, 122)는 한 쌍의 수용 커버(110, 120)에 수용된 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210) 중 가스 벤팅 예정 부분(V) 이외의 부분을 클램핑(clamping)한다.
도 3에는 도 1의 A-A′부분이 단면도로 도시되어 있다.
도 4에는 도 1의 B-B′부분이 단면도로 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 클램핑부(112, 122)는, 한 쌍의 수용 커버(110, 120)에 수용된 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210) 중 가스 벤팅 예정 부분(V) 이외의 부분을 상부 및 하부에서 가압하여 클램핑한다. 즉, 클램핑부(112, 122)는, 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210) 중 가스 벤팅 예정 부분(V)을 제외한 실링 부분을 클램핑하여 해당 부분의 실링 강도를 증가시키는 한편, 가스 벤팅 예정 부분(V)을 클램핑하지 않고 남겨둠으로써, 이차전지(200) 내부에서 가스가 발생하는 경우 이러한 내부 가스압이 상기 가스 벤팅 예정 부분(V)에 집중되도록 한다. 즉, 상기 클램핑부(112, 122)는 이차전지(200)가 과도하게 팽창되기 전에 가스 벤팅 예정 부분(V)이 파열되도록 함으로써, 폭발이나 화재를 방지함은 물론 전체 전지 모듈의 물리적 변형을 방지한다. 이 경우, 가스 벤팅 예정 부분(V)의 너비는 이차전지(200)의 크기와 종류, 파우치의 재질, 두께, 실링 강도 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 클램핑부(112, 122)는 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 내부에 배치되는 별도의 환형 부재로 구성될 수 있으나, 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 클램핑부(112, 122)는 한 쌍의 수용 커버(110, 120)와 일체로 형성되는 제1 단차 구조부(112) 및 제2 단차 구조부(122)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 단차 구조부(112)는, 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 중 제1 수용 커버, 예컨대 하부 수용 커버(110)의 내부면으로부터 돌출되어 상기 수용된 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210) 중 가스 벤팅 예정 부분(V) 이외의 부분의 하부면을 가압한다. 또한, 제2 단차 구조부(122)는, 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 중 제2 수용 커버, 예컨대 상부 수용 커버(120)의 내부면으로부터 상기 제1 단차 구조부(112)에 대응하도록 돌출되어, 상기 가스 벤팅 예정 부분(V) 이외의 부분의 상부면을 가압한다. 이러한 제1 및 제2 단차 구조부(112, 122)는, 각각 하부 및 상부 수용 커버(110, 120)의 내부면에서 상기 수용된 이차전지(200)의 실링 부분(210)을 따라 돌출되되 상기 가스 벤팅 예정 부분(V)에 대응하는 부분은 개방되어 있는 환형으로 형성될 수 있다. 또한, 이 경우 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120)는 볼트, 클램핑 부재 등 다양한 체결 부재에 의해 상호 결합하여 이차전지(200) 실링 부분에 대한 제1 및 제2 단차 구조부(112, 122)의 가압력이 유지되도록 할 수 있다. 이와 같이, 상기 클램핑부(112, 122)가 수용 커버들(110, 120)과 일체로 형성되는 경우, 클램핑 부재의 제조 및 조립을 위한 별도 공정을 요하지 않으므로, 이차전지 모듈의 전체 제조 공정을 간소화하고 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
한편, 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120)는, 수용된 이차전지(200)의 테두리 실링 부분(210) 중 가스 벤팅 예정 부분(V)에 대응하는 위치에, 가스 벤팅용 홀(130)을 가질 수 있다.
도 5에는 도 1의 파우치형 이차전지용 카트리지가 우측면도로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 수용 커버(110, 120)는 수용된 이차전지(200)의 가스 벤팅 예정 부분(V)에 대응하는 우측면에 가스 벤팅용 홀(130)을 구비할 수 있다. 이와 같이, 카트리지를 구성하는 수용 커버(110, 120)에 가스 벤팅용 홀(130)을 형성함으로써 이차전지(200)로부터 배출된 가스를 카트리지 외부로 용이하게 배출할 수 있게 된다. 또한, 이 경우 카트리지 외부에 가스 벤팅용 홀과 연결되는 가스 벤팅용 관(미도시)이 설치되면, 다수의 카트리지로부터 배출되는 가스가 상기 가스 벤팅용 관에 의해 포집되어 전체 모듈 내지 팩 외부로 안전하게 배출될 수 있다.
한편, 상기 가스 벤팅용 홀(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 홈부(116) 및 제2 홈부(126)의 결합으로 형성되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 홈부(116)는, 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 중 하부 수용 커버(110)의 테두리 결합면(114)에 구비된다. 상기 제2 홈부(126)는, 한 쌍의 수용 커버(110, 120) 중 상부 수용 커버(120)의 테두리 결합면(124)에 구비되며, 상부 및 하부 수용 커버(110, 120)의 테두리 결합면들(114, 124)이 상호 접촉하여 결합되는 경우 제1 홈부(116)와 함께 상기 가스 벤팅용 홀(130)을 형성한다. 이때, 상부 및 하부 수용 커버(110, 120)의 테두리 결합면들(114, 124)은 상호 결합 시 가스 벤팅용 홀(130) 부분을 제외하고 실링됨으로써, 가스 벤팅용 홀(130) 이외의 부분으로 가스가 누출되는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 카트리지에 수용되는 파우치형 이차전지의 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분을 클램핑하여 가스 벤팅 방향을 특정 방향으로 유도함으로써, 파우치형 이차전지의 안전성을 개선할 수 있다. 또한, 별도의 부재가 아닌 카트리지 내부면에 형성되는 단차 구조를 이용하여 파우치형 이차전지의 실링 부분을 클램핑함으로써, 파우치형 이차전지의 구조와 제조 공정을 간소화하고 생산 비용을 절감할 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지의 가스 벤팅 예정 부분에 대응하는 카트리지 부분에 가스 벤팅용 홈을 형성함으로써, 카트리지 외부로의 가스 배출을 용이하게 하고 유해 가스에 의한 피해를 방지할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 파우치형 이차전지용 카트리지 110 : 제1 수용 커버
112 : 제1 단차 구조부 116 : 제1 홈부
120 : 제2 수용 커버 122: 제2 단차 구조부
126 : 제2 홈부 130 : 가스 벤팅용 홀
112 : 제1 단차 구조부 116 : 제1 홈부
120 : 제2 수용 커버 122: 제2 단차 구조부
126 : 제2 홈부 130 : 가스 벤팅용 홀
Claims (4)
- 파우치형 이차전지를 수용하는 카트리지에 있어서,
상호 결합으로 형성되는 내부 공간에 이차전지를 수용하는 한 쌍의 수용 커버; 및
상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분 이외의 부분을 이차전지 내부 가스압에 의해 파열되지 않도록 클램핑하는 클램핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지용 카트리지. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 수용 커버는, 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분에 대응하는 위치에, 가스 벤팅용 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지용 카트리지. - 제2항에 있어서,
상기 가스 벤팅용 홀은,
상기 한 쌍의 수용 커버 중 제1 수용 커버의 테두리 결합면에 구비되는 제1 홈부; 및
상기 한 쌍의 수용 커버 중 제2 수용 커버의 테두리 결합면에 구비되며, 상기 제1 수용 커버 및 제2 수용 커버의 테두리 결합면들이 상호 접촉하여 결합되는 경우 상기 제1 홈부와 함께 상기 가스 벤팅용 홀을 형성하는 제2 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지용 카트리지. - 제1항에 있어서,
상기 클램핑부는,
상기 한 쌍의 수용 커버 중 제1 수용 커버의 내부면으로부터 돌출되어 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분의 일면을 가압하는 제1 단차 구조부; 및
상기 한 쌍의 수용 커버 중 제2 수용 커버의 내부면으로부터 상기 제1 단차 구조부에 대응하도록 돌출되어 상기 수용된 이차전지의 테두리 실링 부분 중 가스 벤팅 예정 부분을 제외한 나머지 부분의 타면을 가압하는 제2 단차 구조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지용 카트리지.
Priority Applications (1)
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| KR1020150027512A KR101795705B1 (ko) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | 파우치형 이차전지용 카트리지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150027512A KR101795705B1 (ko) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | 파우치형 이차전지용 카트리지 |
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| KR101795705B1 KR101795705B1 (ko) | 2017-11-08 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2015
- 2015-02-26 KR KR1020150027512A patent/KR101795705B1/ko active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
| CN115425338A (zh) * | 2016-12-20 | 2022-12-02 | Sk新能源株式会社 | 袋型二次电池及其制造方法 |
| CN115425338B (zh) * | 2016-12-20 | 2024-05-24 | Sk新能源株式会社 | 袋型二次电池及其制造方法 |
| WO2023249357A1 (ko) * | 2022-06-20 | 2023-12-28 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지셀 고정장치 |
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