KR20170009495A - 전지케이스에 충격 흡수층을 포함하고 있는 파우치형 이차전지 - Google Patents

전지케이스에 충격 흡수층을 포함하고 있는 파우치형 이차전지 Download PDF

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KR20170009495A
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김동명
윤형구
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주식회사 엘지화학
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Abstract

전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스는 외부 피복층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 라미네이트 시트는 외부에서 가해지는 물리적인 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

전지케이스에 충격 흡수층을 포함하고 있는 파우치형 이차전지 {Pouch-type Secondary Battery Having Shock Absorption Layer in Battery Case}
본 발명은 전지케이스에 충격 흡수층을 포함하고 있는 파우치형 이차전지에 대한 것이다.
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.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전지를 말한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형) 또는 스택형(적층형)의 구조로 이루어져 있다.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 일반적인 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지(10)는 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있으며, 상기 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(22)로 이루어져 있다.
케이스 본체(21)와 커버(22)는 ONy(연신 나일론 필름)으로 이루어진 외부 피복층(20a), 알루미늄으로 이루어진 배리어층(20b) 및 CPP(무연신 폴리프로필렌 필름)로 이루어진 내부 실란트층(20c)으로 구성되어 있고, 내부 실란트층(20c)의 테두리에는 핫멜트층(도시되지 않음)이 코팅되어 있어서, 케이스 본체(20)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 파우치형 전지는 외부로부터 물리적 충격을 받거나 또는 뾰족한 물체에 의해 눌려질 때, 케이스 본체와 커버가 쉽게 손상되어 발화 또는 폭발되는 문제점이 있다.
따라서, 전지케이스 각각의 층과 화학적 반응을 일으키지 않음으로써 전지의 제반 성능을 저하시키지 않을 뿐만 아니라 외부로부터의 충격을 흡수/완화 함으로써 안전성이 향상된 이차전지에 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, 파우치형 전지케이스를 구성하는 라미네이트 시트의 각 층 사이에 충격 흡수층을 개재하는 경우에, 외부에서 가해지는 물리적인 충격을 흡수하여 완화시킬 수 있기 때문에 이로 인한 폭발 및 발화를 억제하여 전지의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다는 사실을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 충격 흡수층은 라미네이트 시트 전체 면적의 전부에 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 외부 충격에 취약한 부분 또는 외부 충격이 빈번한 부분에만 형성될 수 있으며, 또는 충격 흡수층의 두께를 위치에 따라 달리하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이차전지의 전체적인 두께 증가를 방지할 수 있으면서 더욱 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스는 외부 피복층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 라미네이트 시트는 외부에서 가해지는 물리적인 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하는 구조로 이루어져 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 종래의 외부 피복층, 금속층 및 실란트층으로 구성된 라미네이트 시트에 충격 흡수층을 추가적으로 포함하는 구성인 바, 외부로부터 인가되는 물리적 충격을 흡수하여 내부 전극조립체가 받는 충격을 완화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이차전지의 사용 중에 낙하 또는 충돌 등이 일어나더라도 전지셀 내부에 전해지는 충격을 최소화함으로써 쇼트(short)로 인한 폭발 및 발화를 방지할 수 있다.
상기 라미네이트 시트를 구성하는 수지층은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하므로 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하는 바, 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polydethyleneterephthalate; PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polydbuthyleneterephthalate; PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polydethylenenaphthalate; PEN) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 소재는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, ONy(연신 나일론 필름)이 많이 사용되고 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 합금으로는 예를 들어, 합금번호 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 충격 흡수층은 실링을 위한 열융착에도 외부 피복층, 금속층 및 실란트 층과 화학적인 반응이 일어나지 않는 것으로서, 전지의 성능을 저하시키거나 변화시키지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 셀로판 (Cellophane) 소재로 이루어질 수 있다.
셀로판은 식물세포벽의 주성분인 셀룰로오스(Cellulose)로부터 만들어지며, 얇은 필름의 형태로 제조된다. 상기 셀로판은 투명성, 비대전성의 성질을 가지며, 구조상 다량의 수산화기를 함유하기 때문에 다양한 형태의 제품 및 다양한 성질을 갖는 소재로 제조가 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 충격 흡수층은 쉽게 분리되어 제거되지 않기 위하여, 층상 구조의 라미네이트 시트의 내부에 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 충격 흡수층은 외부 피복층과 금속층 사이에 위치하거나, 금속층과 실란트층 사이에 위치할 수 있다. 또한, 상기 충격 흡수층은, 실란트층의 밀봉력을 저하시키지 않는다면, 전지셀과 인접하도록 라미네이트 시트의 내측 일부에 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 충격 흡수층의 두께는 5 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있으며, 구체적으로는 10 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 30 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 충격 흡수층의 두께가 5 ㎛보다 얇은 경우에는 부가에 따른 강도의 향상을 기대하기 어렵고, 200 ㎛보다 두꺼운 경우에는 라미네이트 시트의 전체적인 두께 증가를 유발하므로 바람직하지 않다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 충격 흡수층은 외부 피복층과 금속층 사이 및 금속층과 실란트층 사이에 위치할 수 있는 바, 이와 같이 2중의 충격 흡수층을 구비함으로써, 더욱 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
다만, 2중의 충격 흡수층을 구비하는 경우에는 라미네이트 시트의 두께 증가를 초래할 수 있으므로, 상기 충격 흡수층의 두께는 각각 1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 구체적으로 5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있고, 더욱 구체적으로는 10 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 2중 충격 흡수층들의 두께는 서로 동일하게 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 두께의 충격 흡수층들로 구성될 수도 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 충격 흡수층은 전지셀에 가해지는 충격을 최소화 하기 위하여 일정수준 이상의 충격을 흡수할 수 있어야 하는 바, 예를 들어, 상기 충격 흡수층이 흡수할 수 있는 충격 강도(Puncture Strength)는 400 gf 이상일 수 있으며, 구체적으로 450 gf이상의 충격을 흡수할 수 있다. 상기 충격 흡수층이 흡수할 수 있는 충격의 크기가 너무 작을 경우에는 작은 충격에도 충격 흡수층이 파괴되어 전지의 안전성을 담보할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
다른 구체적인 예에서, 상기 충격 흡수층은 1400 kg/cm2이상의 인장 강도(Tensile Strength)를 가질 수 있다. 인장 강도는 물체를 평면의 양쪽에서 반대방향으로 당길 때 파단이 일어나는 순간에 인가된 하중 또는 힘의 크기로서, 물체의 강도를 나타내는 하나의 기준이 될 수 있는 바, 충격 흡수층이 갖는 충격 흡수의 크기를 간접적으로 평가할 수 있는 기준이 될 수 있다. 구체적으로, 인장 강도가 1400 kg/cm2 보다 작은 경우에는 외력에 의한 파단이 발생할 위험이 높아 안전성이 문제될 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 이차전지에 있어서, 상기 충격 흡수층은 제조 공정의 효율성을 고려할 때 라미네이트 시트 전체 면적의 전부에 형성될 수 있다. 그러나, 전지의 안전성과 전지케이스 전체 두께 증가를 고려할 때 라미네이트 시트 전체 면적의 일부에도 형성될 수 있음은 물론이다.
하나의 구체적인 예에서, 충격 흡수층은 외부의 물리적인 충격으로부터 취약한 부분에만 형성될 수 있는 바, 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 수납부의 방향으로 절곡되어 있고, 상기 절곡된 실링부가 대면하는 전극조립체 수납부의 측면 부위에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 상기 충격 흡수층이 포함되어 있는 구조일 수 있다. 상기 충격 흡수층이 형성된 부분은 상대적으로 좁은 면적을 갖기 때문에 같은 크기의 힘이 작용하더라도 나머지 부분에 비해 더욱 큰 충격이 가해지는 결과가 되기 때문에, 형태에 따른 취약부위를 고려할 때 바람직한 구조에 해당된다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 충격 흡수층은 전극조립체 수납부의 상부 및 하부에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 포함되는 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극조립체 수납부의 상부 및 하부는 상대적으로 차지하는 넓이가 넓은 만큼 외부로부터 물리적인 충격을 받을 가능성도 높은 바, 납작한 직육면체와 유사한 이차전지의 형상을 고려할 때 바람직한 구조에 해당된다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 충격 흡수층의 두께는 라미네이트 시트의 전체 부분에서 일정한 두께로 형성될 수 있다. 이와 같이, 일정한 두께의 충격 흡수층이 형성되는 경우에는 생산성이 향상되고 균일한 품질의 이차전지를 제공할 수 있다.
반면에, 상기 충격 흡수층은 상기에 기재한 바와 같이 형태에 따른 취약부위를 고려하거나, 물리적 충격을 받을 가능성을 고려할 때, 상기 라미네이트 시트 전체 면적의 일부에 형성되는 경우와 유사한 형태로, 국부적으로 불균일한 두께로 형성될 수 있다.
예를 들어, 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 수납부의 방향으로 절곡되어 있고, 상기 절곡된 실링부가 대면하는 전극조립체 수납부의 측면 부위에서 충격 흡수층의 두께는 나머지 부위의 충격 흡수층의 두께보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 한편, 상기 전극조립체 수납부의 상부 및 하부에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 포함되어 있는 충격 흡수층의 두께는 나머지 부위의 충격 흡수층의 두께보다 상대적으로 크게 형성된다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공한다.
구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 충격 흡수층을 라미네이트 시트에 포함함으로써, 외부로부터의 충격을 흡수 및 완화함으로써, 전지의 발화 또는 폭발을 억제할 수 있는 바, 결과적으로 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 라미네이트 시트에 포함된 충격 흡수층의 개수, 위치 또는 두께를 달리함에 따라 생산성의 향상뿐만 아니라, 컴팩트한 구조의 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지의 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 라미네이트 시트의 단면 모식도이다;
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 라미네이트 시트의 단면 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 라미네이트 시트의 단면 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이다;
도 8은 실시예에서 제조된 라미네이트 시트를 이용한 이차전지의 시간에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다; 및
도 9는 비교예에서 제조된 라미네이트 시트를 이용한 이차전지의 시간에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 라미네이트 시트의 단면 구조를 모식적으로 도시하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 라미네이트 시트들(100, 200)은 도 1에 도시한 종래의 라미네이트 시트에 비해, 내부에 5 ㎛ 내지 200 ㎛의 일정한 두께(D)를 갖는 한 겹의 충격 흡수층들을 더 포함하는 구조로 이루어져 있는 바, 구체적으로, 라미네이트 시트(100)는 전지셀과 인접하는 내측으로부터 실란트층(101), 금속층(102), 충격 흡수층(103) 및 외부 피복층(104)의 순서대로 적층되어 있으며, 라미네이트 시트(200)는 전지셀과 인접하는 내측으로부터 실란트층(201), 충격 흡수층(203), 금속층(202) 및 외부 피복층(204)의 순서대로 적층되어 있다.
도 4를 참조하면, 라미네이트 시트(300)는 2겹의 충격 흡수층을 포함하는 구조로 이루어져 있는 바, 구체적으로, 전지셀과 인접하는 내측으로부터 실란트층(301), 충격 흡수층(303), 금속층(302), 충격 흡수층(305) 및 외부 피복층(304)의 순서대로 적층되어 있다. 이와 같이 2겹의 충격 흡수층들(303, 305)로 이루어진 라미네이트 시트(300)를 이용하여 제조된 전지 케이스는 외부 충격으로부터 전지셀을 더욱 안전하게 보호할 수 있다. 그러나, 2겹의 충격 흡수층들(303, 305)로 이루어진 라미네이트 시트(300)는 전체적인 라미네이트 시트의 두께가 증가될 수 있는 문제가 있는 바, 상기 충격 흡수층들(303, 305)의 두께(d, d')는 도 2 및 도 3에 도시된 충격 흡수층들(103, 203)의 두께(D)에 비해 더 얇게 형성된다. 구체적으로 충격 흡수층들(303, 305)의 두께(d, d')는 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있으며, 두께(d) 및 두께(d')은 동일한 두께로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 두께로 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 충격 흡수층이 포함된 라미네이트 시트를 이용하여 제조된 이차전지를 모식적으로 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 파우치형 이차전지(400)는 라미네이트 시트 내부의 층상 구조에서 전체 면적의 전부에 균일한 충격 흡수층이 형성된 라미네이트 시트(410)를 이용하여 제조되었다. 도 6을 참조하면, 파우치형 이차전지(500)는 전지셀 수납부(501)의 측면 부위와 대면하는 절곡된 실링부의 라미네이트 시트(511)에 충격 흡수층이 형성되어 있으나, 수납부(501)의 상부(521) 및 하부(522)와 대면하는 라미네이트 시트(510)에는 충격 흡수층이 형성되어 있지 않은 구조이다.
반면에, 도 7을 참조하면, 파우치형 이차전지(600)는 도 6에 도시된 파우치형 이차전지(500)와 상반되는 구조의 라미네이트 시트를 이용하여 완성되었는 바, 파우치형 이차전지(600)는 전지셀 수납부(601)의 측면 부위와 대면하는 절곡된 실링부의 라미네이트 시트(611)에는 충격 흡수층이 형성되어 있지 않지만, 수납부(601)의 상부(621) 및 하부(622)와 대면하는 라미네이트 시트(610)에는 충격 흡수층이 형성되어 있다.
더 나아가, 상기 도 5 내지 도 7에 도시된 파우치형 이차전지들(400, 500, 600)은 도 2 및 도 3에 도시된 1겹의 충격 흡수층들(103, 203)을 포함하는 라미네이트 시트들(100, 200)로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 도 4에 도시된 2겹의 충격 흡수층들(303, 305)을 포함하는 라미네이트 시트(300)로 이루어 질 수 있다.
이하에서는, 실시예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
내부 실란트층, 금속층, 충격 흡수층 및 외부 피복층이 순서대로 적층되어 형성된 라미네이트 시트를 이용하여 전지케이스를 성형하고, 양극/분리막/음극이 적층되어 형성된 전극조립체를 상기 전지케이스에 내장하였다.
여기에 프로필렌 카보네이트(PC): 에틸렌 카보네이트(EC): 다이에틸 카보네이트(DEC)가 20: 30: 50 wt%로 혼합된 용매에 LiPF6가 1M로 녹아 있는 액체 전해액을 주입하고 25℃ 온도 조건에서 2일 동안 함침시켜 전지를 제조하였다. 2일 간의 함침 후 포메이션(formation) 공정을 진행하고 디가스(degas) 및 리실링(resealing) 공정을 수행하여 전지를 완성하였다.
<비교예>
실시예에서 충격 흡수층을 포함하지 않는 일반 라미네이트 시트를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예에서 각각 제조된 이차전지들을 4.35V의 완전 충전된 상태로 준비하였다. Impact 실험을 위해 15.8 mm의 바를 상기 이차전지 위에 위치시킨 후 9.1 kg의 추를 떨어드려 충격에 의한 전지의 전압 변화량을 측정하였다.
이 때, 추의 낙하 높이는 61 cm로 하였고, 실시예에서 제조된 이차전지의 결과는 도 8에, 비교예에서 제조된 이차전지의 결과는 도 9에 도시하였다.
도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이, 실시예에서 제조된 본 발명에 따른 이차전지는 외부에서 물리적인 충격이 발생하는 경우, 충격 흡수층이 포함된 라미네이트 시트에서 충격을 분산시키기 때문에 전지셀 내부의 충격을 완화시키는 결과 전압이 4.1 V로 유지된다. 반면에, 비교예에서와 같이, 충격 흡수층이 포함되지 않은 라미네이트 시트를 사용하여 제조된 이차전지는 충격으로 인해 전압이 0 V 가까이 떨어지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 충격 흡수층을 포함함으로써 쇼트(short)의 발생을 방지할 수 있으므로, 안전성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스는 외부 피복층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 라미네이트 시트는 외부에서 가해지는 물리적인 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 셀로판 (Cellophane) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 외부 피복층과 금속층 사이에 위치하거나, 금속층과 실란트층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 충격 흡수층의 두께는 5 ㎛ 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 외부 피복층과 금속층 사이 및 금속층과 실란트층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 충격 흡수층의 두께는 각각 1 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층이 흡수할 수 있는 충격 강도(Puncture Strength)는 400 gf 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 1400 kg/cm2 이상의 인장 강도(Tensile Strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 라미네이트 시트 전체 면적의 전부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층은 라미네이트 시트 전체 면적의 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 10 항에 있어서, 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 수납부의 방향으로 절곡되어 있고, 상기 절곡된 실링부가 대면하는 전극조립체 수납부의 측면 부위에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 상기 충격 흡수층이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 10 항에 있어서, 전극조립체 수납부의 상부 및 하부에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 상기 충격 흡수층이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층의 두께는 일정하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수층의 두께는 국부적으로 불균일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 14 항에 있어서, 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 수납부의 방향으로 절곡되어 있고, 상기 절곡된 실링부가 대면하는 전극조립체 수납부의 측면 부위에서 충격 흡수층의 두께는 나머지 부위의 충격 흡수층의 두께보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 14 항에 있어서, 전극조립체 수납부의 상부 및 하부에서 라미네이트 시트의 대응 부위에 포함되어 있는 충격 흡수층의 두께는 나머지 부위의 충격 흡수층의 두께보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 단위전지로 하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System)인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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