KR20170041357A - Secondary Battery Comprising a Planned Breaking Part and Method for Preparing the Same - Google Patents

Secondary Battery Comprising a Planned Breaking Part and Method for Preparing the Same Download PDF

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Abstract

The present invention provides a battery cell in which an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator is embedded in a battery case. When the electrode assembly is divided into two parts by applying an external impact to the battery cell, a first planned breaking unit in which a first divided part is partially pushed, and a second planned breaking unit in which a second divided part is partially pushed are individually formed in the battery case so as to enable divided parts of the divided electrode assembly to be pushed to the outside by breaking the battery case.

Description

파열 예정부를 포함하는 이차전지 및 이의 제조 방법 {Secondary Battery Comprising a Planned Breaking Part and Method for Preparing the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery including a predetermined portion to be ruptured,

본 발명은 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외부 충격이 전지셀에 인가되어 전극조립체가 양분될 때, 양분된 전극조립체의 분리체들이 외부로 밀려나올 수 있도록, 2개의 파열 예정부들이 파우치형 전지케이스에 형성되어 있는 전지셀 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell, and more particularly, to a battery cell in which, when an external impact is applied to a battery cell to divide the electrode assembly, two divided parts to be ruptured, A battery cell formed in a pouch-shaped battery case, and a method of manufacturing the same.

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.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.

특히, 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.Particularly in terms of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

이러한 리튬 이차전지는, 과충전, 과방전, 외부 충격 등 다양한 상황에 의해 발화 내지 폭발이 일어나는 등 안전성에 문제가 있으므로, 이를 예방하기 위한 안전성 시험이 수행된다.Such a lithium secondary battery has safety problems such as ignition or explosion due to various conditions such as overcharging, overdischarge and external impact, and therefore, a safety test is performed to prevent the safety.

이러한 안전성 시험에는, 연속충전 시험, 과방전/과충전 테스트, 강제방전 시험, 과전류 충전 시험, 단락 시험 등의 전기적 테스트와, 충돌 시험, 충격 시험, 낙하 시험, 진동 시험, 관통 시험, 압착 시험, 고도모의 시험 등의 기계적 테스트, 고온 및 저온 저장 시험, 온도 싸이클링 시험 등의 열안정 테스트 등이 있다.These safety tests include electrical tests such as continuous charge test, over discharge / overcharge test, forced discharge test, overcurrent charge test, short circuit test, Thermal stability tests such as mechanical tests such as simulation tests, high temperature and low temperature storage tests, and temperature cycling tests.

상기 테스트들 중, 충돌 시험(impact test)은 환봉에 의해 전지가 충격을 받았을 때 전지 내부의 단락으로 인한 폭발 내지 발화를 모의하는 시험으로, 디바이스 내에 다양한 부재들이 전지에 충돌하는 경우에 대한 안전성 시험이다.Among the above tests, the impact test is a test simulating explosion or ignition due to a short circuit inside the battery when the battery is impacted by a round bar, and a safety test when various members collide with the battery in the device to be.

이와 같이, 리튬 이차전지에는 다양한 외부 충격이 가해질 수 있고, 이때 전극조립체에 변형이 일어나면서 내부 단락이 일어나며, 연속적인 반응에 의해 리튬 이차전지의 내부 온도가 상승하면서, 폭발 내지 발화가 일어난다.In this way, various external impacts can be applied to the lithium secondary battery. At this time, internal short-circuiting occurs due to deformation of the electrode assembly, and the internal temperature of the lithium secondary battery rises due to the continuous reaction, resulting in explosion or ignition.

특히, 라미네이트 시트에 전극조립체가 내장되어 형상 조절이 용이한 파우치형 이차전지의 경우, 유연한 외형을 가지고 있어 다양한 디바이스에 적용될 수 있는 이점이 있으나, 외부 충격에 취약하여, 전극조립체의 변형이 더 쉽게 일어나는 단점이 있었다. In particular, in the case of a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a laminate sheet and its shape is easily controlled, it has a flexible outer shape and is advantageous to be applied to various devices, but is vulnerable to external shock, There was a disadvantage that happened.

따라서, 이러한 위험을 예방할 수 있도록, 리튬 이차전지의 안전성을 확보하는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique for securing the safety of a lithium secondary battery so as to prevent such a risk.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 외부 충격이 전지셀에 인가되어, 전극조립체가 양분될 때, 양분된 제 1 분리체 및 제 2 분리체의 상호 접촉으로 내부 단락을 일으키지 않도록, 전지케이스에 제 1 분리체가 밀려나오는 제 1 파열 예정부와 제 2 분리체가 밀려나오는 제 2 파열 예정부가 형성되어 있는 전지셀을 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a battery case in which an external impact is applied to a battery cell so that when the electrode assembly is divided into two, an internal short circuit is not caused by mutual contact between the first separator and the second separator, 1 separator is pushed out, and a second tearable portion for pushed out of the second separator is formed.

본 발명의 또 다른 목적은, 파우치형 전지셀 제조시 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하는 과정에서 상기 파열 예정부를 형성하여, 별도의 추가 과정 없이 상기 파열 예정부를 형성하는 전지셀의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a battery cell in which the tearable portion is formed in the process of pressing the laminate sheet with a molding jig during the manufacture of the pouch type battery cell and the tearable portion is formed without any additional process will be.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은 양극, 음극, 및 분리막으로 구성된 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell including an electrode assembly including a cathode, a cathode,

외부 충격이 전지셀에 인가되어 전극조립체가 양분될 때, 양분된 전극조립체의 분리체들이 전지케이스를 파열시키면서 외부로 밀려나올 수 있도록, 제 1 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 1 파열 예정부와 제 2 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 2 파열 예정부가 전지케이스에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A first rupture preventive part and a second rupture preventive part, in which the first separator is partially pushed out so that the separators of the nested electrode assembly can be pushed out when the external impact is applied to the battery cell and the electrode assembly is bisected 2 separator is partially protruded from the battery case.

상기 파우치형 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.The pouch-shaped battery case may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.

즉, 본 발명에 따른 전지셀은, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀로서, 외부 충격 인가시, 내부 단락에 의한 발화 내지 폭발을 저지하여 안전성이 향상된다.That is, the battery cell according to the present invention is a pouch-shaped battery cell in which an electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case made of a laminate sheet, and when the external impact is applied, safety is improved by preventing ignition or explosion due to an internal short circuit .

전지의 내부 단락은 다양한 상황에서 발생할 수 있으나, 하나의 구체적인 예에서, 바(bar) 형상의 부품이 인접한 상태에서 외부 충격에 의해 발생할 수 있다.Internal shorting of the battery may occur in a variety of situations, but in one specific example, a bar shaped component may be caused by an external impact in the adjacent state.

이때, 전극조립체는 양분되어 제 1 분리체 및 제 2 분리체로 나뉘어질 수 있고, 제 1 분리체의 양극과 제 2 분리체의 음극이 접촉하면서 내부 단락이 발생하며, 순간적으로 전류가 밀집되어 발화 내지 폭발이 일어난다.At this time, the electrode assembly can be divided into the first separator and the second separator, and the anode of the first separator and the cathode of the second separator come into contact with each other to generate an internal short circuit. Explosion takes place.

본 발명은, 이와 같이 양분된 전극조립체의 분리체들이 서로 접촉되지 않고, 외부로 밀려나올 수 있도록 전지케이스에 제 1 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 1 파열 예정부와, 제 2 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 2 파열 예정부를 포함한다.The present invention has a first rupture preventive part in which the first separator is partly pushed out into the battery case so that the separators of the electrode assembly thus divided are not in contact with each other but can be pushed out, And a second tear-off portion that comes out.

상기 파열 예정부들의 위치는 특별히 제한하는 것은 아니나, 상기 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부는 전지셀의 중심에 대해 서로 대향하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.Although the positions of the tearable portions are not particularly limited, it is preferable that the first tearable portion and the second tearable portion are formed at positions facing each other with respect to the center of the battery cell.

즉, 파열 예정부들은 전극조립체의 각 분리체들이 쉽게 밀려나올수 있도록, 대향하는 위치에 형성되어 있을 수 있다.That is, the tearable portions may be formed at opposite positions so that the separators of the electrode assembly can be easily pushed out.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스 수납부는 장방형의 면들로 둘러싸인 직육면체의 형상을 가지고 있고;In one specific example, the battery case receiving portion on which the electrode assembly is mounted has a rectangular parallelepiped shape surrounded by rectangular faces;

상대적으로 가장 넓은 면적을 가지고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 1 면들;A pair of first faces having relatively largest areas and located on opposite faces;

상기 제 1 면들의 장변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 2 면들; 및A pair of second faces adjacent to the long sides of the first faces and located on opposite sides of the first faces; And

상기 제 1 면들의 단변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 3 면들;A pair of third faces adjacent to the short sides of the first faces and located on opposite faces;

로 이루어져 있을 수 있다.Lt; / RTI >

이때, 양극 단자 및 음극 단자는 상기 제 1 면들의 장변 또는 단변에서 함께 위치해 있거나 서로 대향하여 위치해 있을 수 있다.At this time, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal may be located together at the long side or the short side of the first surfaces, or may be positioned opposite to each other.

또한, 본 발명의 제 1 파열 예정부 및 제 2 파열 예정부는 서로 반대면에 위치하고 있을 수 있다.In addition, the first tearable portion and the second tornable portion of the present invention may be located on opposite sides of each other.

즉, 전지케이스의 수납부가 장방형의 면들로 둘러싸인 직육면체의 형상을 가지고 있는 경우, 제 1 및 제 2 파열 예정부들은, 제 1 면들 각각에, 제 2 면들 각각에, 또는 제 3 면들 각각에 형성되어 있을 수 있다.That is, when the housing portion of the battery case has the shape of a rectangular parallelepiped surrounded by rectangular faces, the first and second planned rupture portions are formed on each of the first faces, on each of the second faces, or on each of the third faces Can be.

이와 같이 반대면에 형성되어 있는 파열 예정부들에 의해, 양분된 제 1 분리체 및 제 2 분리체들은 상호 접촉 없이 외부로 밀려나올 수 있다.The first separator and the second separator, which are thus divided, can be pushed out to the outside by the rupture planned portions formed on the opposite surface.

구체적으로, 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부는 상기 제 3 면들에 각각 형성되어 있을 수 있다Specifically, the first tearable portion and the second tearable portion may be formed on the third surfaces, respectively

상기 파열 예정부들이 상대적으로 면적이 넓은 제 1 면들에 각각 형성되어 있는 경우, 외부 충격에 의해 전극조립체가 양분되어도, 분리체들이 상호 접촉 없이 밀려나오도록 유도하기 어려우므로 바람직하지 않다.Even if the electrode assembly is divided into two by the external impact, it is difficult to induce the separators to be pushed out without mutual contact when the tearable portions are formed on the first surfaces having a relatively large area.

따라서, 상기 파열 예정부들은, 직육면체 형상의 수납부에서 상대적으로 작은 면적을 가진 제 2 면들 또는 제 3 면들에 형성되어 있는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the tearable portions are formed on the second or third surfaces having a relatively small area in the rectangular parallelepiped-shaped storage portion.

또한, 전지케이스의 수납부와 대응되어 직육면체의 형상을 가지는 전극조립체는, 일반적으로 길이가 긴 변을 중심으로 분리되기 쉬우므로, 파열 예정부들은 각각 제 1 면들의 장변에 인접하고 있는 제 2 면들 보다는 제 1 면들의 단변에 인접하고 있는 제 3 면들에 형성되어, 분리체들의 상호 접촉을 저지하는 것이 바람직하다.In addition, since the electrode assembly having the shape of a rectangular parallelepiped corresponding to the accommodating portion of the battery case is easily separated around the longer side, the planned rupture portions are respectively formed on the second faces adjacent to the long sides of the first faces On the third sides, which are adjacent to the short sides of the first sides, to prevent mutual contact of the separators.

한편, 파열 예정부들의 형상은 외부 충격이 인가되는 경우 분리체들이 밀려나올수 있도록, 쉽게 파열되는 것이면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 빗살형, 방사형, 곡선형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.On the other hand, the shape of the tearable portions is not particularly limited as long as the tearable portions are easily ruptured so that the separators can be pushed out when an external impact is applied. For example, the shape of the tearable portions may be various shapes such as comb, radial, have.

구체적으로, 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부 각각은 복수의 선형 그루브들로 이루어진 빗살형(comb-shaped) 구조로 형성되어 있을 수 있다.Specifically, each of the first tearable portion and the second tearable portion may be formed in a comb-shaped structure having a plurality of linear grooves.

상기 빗살형 구조는 선형 그루브들이 평면상으로 평행하게 배열된 형상으로 이루어질 수도 있고, 선형 그루브들이 평면상으로 교차 배열된 형상으로 이루어질 수도 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.The comb-like structure may have a shape in which the linear grooves are arranged in a plane and parallel to each other, and the shape in which the linear grooves are arranged in a plane is not particularly limited.

이러한 파열 예정부들의 구체적인 형상은 이후 도면을 통해 더욱 상세히 설명하도록 한다.The specific shape of the tearing planes will be described in more detail later in the drawings.

상기 선형 그루브들은 전지케이스의 두께를 기준으로 5% 내지 40%의 깊이로 형성되어 있을 수 있고, 상세하게는, 10% 내지 35%, 더욱 상세하게는 15% 내지 30%의 깊이로 형성되어 있을 수 있다.The linear grooves may be formed at a depth of 5% to 40% based on the thickness of the battery case, and more specifically, 10% to 35%, and more specifically, 15% to 30% .

선형 그루브들의 깊이가 상기 범위를 벗어나 40%를 초과하는 경우, 지나치게 작은 충격에도 파열 예정부가 파열되어, 바람직하지 않으며, 5% 미만인 경우에는 소망하는 목적을 달성하기 어려우므로 바람직하지 않다.If the depth of the linear grooves exceeds 40% and the depth of the linear grooves exceeds the above range, the planned tear portion ruptures even if the impact is too small, which is undesirable. If the depth is less than 5%, it is difficult to achieve the desired object.

상기 선형 그루브들은 대면하는 전극조립체의 단부에 대해 30도 내지 90도의 각도로 형성되어 있을 수 있다.The linear grooves may be formed at an angle of 30 to 90 degrees with respect to the end of the facing electrode assembly.

선형 그루브들의 각도가 전극조립체의 단부에 대해 30도 미만으로 형성되어 있는 경우, 그루브들의 깊이가 깊은 경우와 마찬가지로, 지나치게 작은 충격에도 파열 예정부가 파열될 수 있다. 즉, 빗살형 파열 예정부는 어느 정도의 충격이 분산될 수 있도록, 전극조립체의 단부에 대해 소정 각도 이상을 확보하는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로 90도의 각도로 형성되어 있을 수 있다.If the angles of the linear grooves are less than 30 degrees with respect to the ends of the electrode assembly, the intended tear may rupture even with too small impact, as is the case with deep depths of the grooves. That is, it is preferable that the comb-shaped rupture-tending portion secures a predetermined angle or more with respect to the end portion of the electrode assembly so that a certain degree of impact can be dispersed, and more specifically, it may be formed at an angle of 90 degrees.

또한, 상기 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부 각각은 제 3 면 전체 면적을 기준으로 50% 내지 100%의 면적으로 형성되어 있을 수 있다.Each of the first tearable portion and the second tearable portion may have an area of 50% to 100% based on the total area of the third surface.

상기 파열 예정부들의 면적이 제 3 면 전체 면적을 기준으로 50% 미만인 경우, 외부 충격에 의해 전극조립체가 양분되어도, 분리체들이 외부로 밀려나올수 있는 공간을 확보하기 어렵거나, 파열 예정부 각각이 파열되기 어려울 수 있다.If the area of the tearable portions is less than 50% based on the total area of the third surface, even if the electrode assembly is divided by the external impact, it is difficult to secure a space in which the separable bodies can be pushed out, It may be difficult to rupture.

한편, 상기 전지셀의 중앙 부위에서 전지케이스에는 제 3 파열 예정부가 추가로 형성되어 있을 수 있다.Meanwhile, the battery case may be further provided with a third predetermined portion to be ruptured at a central portion of the battery cell.

제 3 파열 예정부는 전극조립체가 양분되는 부위를 예정하여, 전지셀의 중앙 부위에 형성될 수 있으며, 제 1 및 제 2 파열 예정부들을 보조한다.The third tearable portion may be formed at a central portion of the battery cell by predetermining a region where the electrode assembly is bisected, and assists the first and second tearable portions.

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 제조하는 방법으로서,The present invention also provides a method of manufacturing the battery cell,

(i) 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 준비하는 과정;(i) preparing an electrode assembly composed of an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;

(ii) 전극조립체에 대응하는 형상의 전극조립체 수납부와 파열 예정부들이 형성되어 있는 전지케이스를 준비하는 과정; 및(ii) preparing a battery case having an electrode assembly receiving portion and a tearable portion having a shape corresponding to the electrode assembly; And

(iii) 상기 수납부에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 후, 전극조립체 수납부를 밀폐하는 과정;(iii) sealing the electrode assembly housing part after mounting the electrode assembly in the housing part and injecting the electrolyte solution;

을 포함하는 제조 방법을 제공한다.The method comprising the steps of:

구체적으로, 상기 과정(i)은 전극조립체를 준비하는 과정으로, 이러한 전극조립체는, 예를 들어, 구조에 따라 젤리-롤형, 스택형, 및 스택/폴딩형 구조로 구분될 수 있다.Specifically, the process (i) is a process of preparing an electrode assembly. The electrode assembly may be classified into a jelly-roll type, a stack type, and a stack / folding type according to a structure, for example.

젤리-롤형(권취형) 전극조립체는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조이고, 스택형(적층형) 전극조립체는 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 구조이다.The jelly-roll type (wound type) electrode assembly is a structure in which a long sheet type anode and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween. A stacked (laminate) electrode assembly includes a plurality of positive electrodes and negative electrodes And a structure in which layers are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.

최근에는, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 또한 사용되고 있으며, 본 발명에 따른 전지셀에는 이와 같이 다양한 구조의 전극조립체가 사용될 수 있다.In recent years, electrode assemblies of the jelly-roll type and the stack type have been proposed, in which unit cells stacked in a state in which a predetermined unit of positive and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween are sequentially wound on a separator film A stack / folding type electrode assembly is also used, and a battery cell according to the present invention may be used with an electrode assembly having such a variety of structures.

다음으로, 상기 과정(ii)은 전극조립체 수납부와 파열 예정부들이 형성되어 있는 전지케이스를 준비하는 과정이다.Next, the process (ii) is a process of preparing a battery case having an electrode assembly receiving portion and a tearable portion.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(ii)은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:In one specific example, the process (ii) may comprise the following steps:

(a) 전극조립체 수납부에 대응하는 형상과 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각각 각인되어 있는 성형 몰드를 준비하는 단계;(a) preparing a forming mold having a shape corresponding to the electrode assembly receiving portion and a shape corresponding to the planned tearing portions, respectively;

(b) 상기 성형 몰드 상에 라미네이트 시트를 위치시키는 단계; 및(b) positioning the laminate sheet on the forming mold; And

(c) 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하여, 전극조립체 수납부 및 파열 예정부들을 형성하는 단계.(c) pressing the laminate sheet with a molding jig to form the electrode assembly receiving portion and the rupture planned portions.

또한, 상기 과정(ii)은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:Also, the step (ii) may include the following steps:

(a) 전극조립체 수납부에 대응하는 형상이 각인되어 있는 성형 몰드를 준비하는 단계;(a) preparing a forming mold in which a shape corresponding to the electrode assembly receiving portion is stamped;

(b) 상기 성형 몰드 상에 라미네이트 시트를 위치시키는 단계; 및(b) positioning the laminate sheet on the forming mold; And

(c) 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각인되어 있는 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하여, 전극조립체 수납부 및 파열 예정부들을 형성하는 단계.(c) pressing the laminate sheet with a molding jig imprinted with a shape corresponding to the planned burst portions, thereby forming the electrode assembly receiving portion and the planned burst portions.

즉, 전지케이스에 파열 예정부는, 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각각 각인되어 있는 성형 몰드 또는 성형 지그를 이용하여 형성될 수 있다. 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각인되어 있는 성형 몰드 및 성형 지그를 함께 사용하여 파열 예정부들을 형성할 수 있음은 물론이다.That is, the battery case may be formed with a rupture part using a molding die or a molding jig, each of which has a shape corresponding to the rupture planned parts. It is of course possible to form the planned rupture parts together by using the molding die and the molding jig in which the shape corresponding to the planned rupture parts is stamped.

성형 몰드 및 성형 지그를 함께 사용하여 파열 예정부들을 형성하는 경우, 파열 예정부가 형성되는 각인 위치는 상호 대응되는 위치에 형성되어 있을 수도 있고, 대응되지 않는 위치에 형성되어 있을 수도 있다.In the case where the forming mold and the forming jig are used together to form the to-be-fractured portions, the in-forming positions where the to-be-fractured portions are formed may be formed at mutually corresponding positions or at positions not corresponding to each other.

파열 예정부에 대응하는 형상은 양각으로 각인되어 전지케이스 표면에 그루브들을 형성할 수 있도록 하며, 성형 몰드를 이용하여 파열 예정부를 형성하는 경우, 파열 예정부는 전지케이스의 외면에 그루브들이 형성되며, 성형 지그를 이용하여 파열 예정부를 형성하는 경우, 전지케이스의 내면에 그루브들이 형성된다.The shape corresponding to the rupturable portion is angled with a positive angle so that grooves can be formed on the surface of the battery case. When the rupture planned portion is formed using the forming mold, grooves are formed on the outer surface of the battery case, When the jig is used to form the tearable portion, grooves are formed on the inner surface of the battery case.

앞서 설명한 것과 같이, 파우치형 전지케이스를 형성하는 라미네이트 시트는 수지층과 금속층을 포함할 수 있다.As described above, the laminate sheet for forming the pouch-shaped battery case may include a resin layer and a metal layer.

구체적으로, 상기 라미네이트 시트는 열융착이 행해지는 내부 수지층, 기계적 강성을 확보하는 중간 금속층, 및 내구성과 내화학성을 발휘하는 외부 수지층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.Specifically, the laminate sheet may have a structure including an inner resin layer on which thermal fusion is performed, an intermediate metal layer ensuring mechanical rigidity, and an outer resin layer exhibiting durability and chemical resistance.

본 발명의 전지케이스는 이러한 라미네이트 시트를 성형 몰드 상에 위치시키고, 성형 몰드와 대응되는 형상을 가지는 성형 지그를 가압하여 오목한 형상의 전극조립체 수납부를 형성하며, 이러한 가압 과정에서 파열 예정부들도 함께 형성된다.The battery case of the present invention places such a laminate sheet on a molding mold and presses a molding jig having a shape corresponding to the molding die to form a recessed electrode assembly housing part, do.

이와 같이 파열 예정부들과 대응되는 형상이 각인되어 있는 성형 몰드 및 성형 지그의 구체적인 예는 이후 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.Specific examples of the molding die and the molding jig in which the shape corresponding to the planned rupture portion is stamped will be described later in detail with reference to the drawings.

마지막으로, 상기 과정(iii)에서는 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 후, 전극조립체 수납부를 밀폐한다.Finally, in the step (iii), the electrode assembly is mounted on the housing of the battery case, the electrolyte solution is injected, and then the electrode assembly housing part is sealed.

이러한 밀폐 과정은 전지케이스를 이루고 있는 라미네이트 시트를 접어 올리거나, 상부케이스와 하부케이스의 외주면이 맞닿을 수 있도록 위치시킨 후, 라미네이트 시트의 내부 수지층을 열융착시킴으로써 수행된다.This sealing process is performed by folding up the laminate sheet constituting the battery case or positioning the upper case and the lower case so that they can contact each other, and then thermally fusing the internal resin layer of the laminate sheet.

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩과, 상기 전지팩이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack comprising at least one battery cell, and a device in which the battery pack is mounted.

상기 디바이스의 구체적인 예로는 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); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the device include a power tool which is powered by an electric motor and moves; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 외부 충격에 의해 전극조립체가 양분될 때, 양분된 전극조립체들의 분리체들이 외부로 밀려나와 상호 접촉하지 않도록 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부를 포함하는 바, 내부 단락을 방지하여 발화 내지 폭발을 방지하며, 추가 공정 없이 이러한 파열 예정부들을 형성하는 바, 저비용, 단시간으로 전지셀의 충격 시험을 통과할 수 있으며, 나아가 디바이스 내에서 파우치형 전지셀의 전반적인 안전성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, in the battery cell according to the present invention, when the electrode assembly is divided into two by the external impact, the divided parts of the divided electrode assemblies are pushed outwardly, And prevent the internal short circuit so as to prevent ignition or explosion, and to form the rupturing parts without any additional process, and it is possible to pass the impact test of the battery cell at a low cost and in a short time, The overall safety of the battery cell is improved.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀을 모식적으로 나타낸 분해사시도이다;
도 2는 도 1의 파우치형 전지셀에 충격 시험을 수행하는 과정으로서, 도 1과는 다른 관점에서 바라본 사시도들이다;
도 3은 내지 도 8은 도 1의 파우치형 전지셀을 제조하는 과정의 일부로서, 제 1 파열 예정부 및 제 2 파열 예정부가 형성되어 있는 파우치형 전지케이스의 제조 과정을 모식적으로 나타낸 사시도들이다; 및
도 9는 도 3 내지 도 8에 도시되어 있는 성형 몰드 및 성형 지그의 변형예들을 모식적으로 나타낸 사시도들이다.
1 is an exploded perspective view schematically showing a pouch type battery cell according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view of a pouch-shaped battery cell of FIG. 1 as viewed from a different point of view from FIG. 1;
FIGS. 3 to 8 are perspective views schematically illustrating a manufacturing process of a pouch-shaped battery case having a first tearable portion and a second tearable portion formed as part of the process of manufacturing the pouch-shaped battery cell of FIG. 1 ; And
Fig. 9 is a perspective view schematically showing modified examples of the molding die and the molding jig shown in Figs. 3 to 8. Fig.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀을 나타낸 분해사시도가 모식적으로 도시되어 있다,1 is an exploded perspective view schematically illustrating a pouch-shaped battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전지셀(100)은 스택/폴딩형 전극조립체(300)가 파우치형 전지케이스(200)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 도 1은 스택/폴딩형 전극조립체(300)만을 도시하고 있으나, 스택형, 젤리-롤형 전극조립체 또한 사용될 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 1, a battery cell 100 includes a stack / folding type electrode assembly 300 embedded in a pouch-shaped battery case 200. Although FIG. 1 shows only the stack / folding type electrode assembly 300, a stacked, jelly-roll type electrode assembly may also be used.

구체적으로, 전지셀(100)은, 파우치형 전지케이스(200)의 내부에 양극, 음극, 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가 내장되어 있고, 이로부터 연장된 전극 탭들(310, 320)을 양극 단자 및 음극 단자에 용접하고, 절연테이프(410, 420)를 붙여, 양극 단자 및 음극 단자가 파우치형 전지케이스(200)의 외부로 노출되도록 실링된 구조로 이루어져 있다.Specifically, the battery cell 100 includes an electrode assembly 300 including an anode, a cathode, and a separator disposed therebetween in an interior of the pouch-shaped battery case 200, and electrode tabs 310 and 320 are welded to the positive terminal and the negative terminal and the positive and negative terminals are sealed so as to be exposed to the outside of the pouch type battery case 200 by attaching the insulating tapes 410 and 420.

전지케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체(300)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(230)를 포함하는 케이스 본체(210)와 그러한 본체(210)에 일측이 연결되어 있는 덮개(220)로 이루어져 있다. 덮개(220)는 공정에 따라 본체(210)와 분리되어 있기도 하고 연결되어 있기도 한다.The battery case 200 is made of a soft packaging material such as an aluminum laminate sheet and includes a case body 210 including a concave shaped housing part 230 on which the electrode assembly 300 can be placed, And a lid 220 to which one side is connected. The lid 220 may be separate or connected to the main body 210 according to a process.

수납부(230)는 직육면체의 형상을 가지고 있고, 가장 넓은 면적을 가지고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 1 면들(231), 제 1 면들(231)의 장변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 2 면들(232), 및 제 1 면(231)들의 단변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 3 면들(233)로 이루어져 있다.The housing part 230 has a rectangular parallelepiped shape and has a pair of first faces 231 having the widest area and located on the opposite faces, a second pair of first faces 231 located adjacent to the long sides of the first faces 231, And a pair of third faces 233 adjacent to the short sides of the first faces 231 and located on opposite sides of the first faces 231.

수납부(230)의 제 3 면들(233)에는 제 1 파열 예정부(240)와 제 2 파열 예정부(250)가 형성되어 있으며, 각 파열 예정부들(240, 250)은 서로 대향하는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로 제 1 파열 예정부(240)는 전극 단자들이 돌출되어 있는 면에 형성되어 있고, 제 2 파열 예정부(250)는 전극 단자들이 돌출되어 있지 않은 면에 형성되어 있다.The first rupture preventive unit 240 and the second rupture prevent unit 250 are formed on the third sides 233 of the storage unit 230 and the respective rupture planes 240 and 250 are positioned at mutually opposite positions Respectively. Specifically, the first tearable portion 240 is formed on the surface where the electrode terminals protrude, and the second tearable portion 250 is formed on the surface where the electrode terminals are not protruded.

한편 제 3 파열 예정부는 제 1 면들(231) 및 제 2 면들(232)에서 제 3 면들(233)과 인접하지 않는 중앙 부위에 형성되어 있을 수 있다 (도시되지 않음).On the other hand, the third tear-off portion may be formed on the first surfaces 231 and the second surfaces 232 at a central portion not adjacent to the third surfaces 233 (not shown).

파열 예정부들(240, 250)은 복수의 선형 그루브들이 평면상 평행하게 배열된 형상을 가지고 있으며, 상기 복수의 선형 그루브들은 전극조립체의 단부에 대해 90도의 각도로 형성되어 있다.The tear planes 240 and 250 have a shape in which a plurality of linear grooves are arranged in parallel in a plane, and the plurality of linear grooves are formed at an angle of 90 degrees with respect to an end of the electrode assembly.

이러한 전지셀(100)은 충돌 시험 등에서 발화 내지 폭발이 일어나지 않아 안전성이 향상되는 효과가 있는 바, 이하에서는 도 2와 함께 이를 설명하도록 한다.Such a battery cell 100 has the effect of preventing the ignition or explosion from occurring due to the collision test or the like, thereby improving the safety. Hereinafter, the battery cell 100 will be described with reference to FIG.

도 2에는 도 1의 파우치형 전지셀에 충돌 시험을 수행하는 과정을 나타낸 사시도들이 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a process of performing a collision test on the pouch-shaped battery cell of FIG. 1. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 전지셀(100)을 위에서 바라보았을 경우의 사시도로서, 환봉(B)과 함께 충격을 인가하면, 전극조립체가 제 1 분리체(301)와, 제 2 분리체(302)로 양분된다.Referring to FIG. 2, when the battery cell 100 is viewed from above, when an impact is applied together with the round bar B, the electrode assembly is separated from the first separator 301 and the second separator 302, Lt; / RTI >

제 1 분리체(301)는 전극 단자와 인접한 제 1 파열 예정부 방향으로 밀려나오고, 제 2 분리체(302)는 제 1 파열 예정부와 반대되는 제 2 파열 예정부 방향으로 밀려나오는 바, 각 분리체들(301, 302)은 서로 접촉하지 않는다.The first separator 301 is pushed out in the direction of the first tearable portion adjacent to the electrode terminal and the second separator 302 is pushed out in the direction of the second tearable portion opposite to the first tearable portion, The separators 301 and 302 do not contact each other.

따라서, 내부 단락이 발생하지 않으므로 충돌 시험을 수행하는 과정에서 발화되지 않는다.Therefore, the internal short circuit does not occur, so it is not ignited in the process of performing the collision test.

이와 같이 안전성이 향상된 전지셀(100)은 전지케이스에 파열 예정부들을 형성함으로써 달성되는바, 이하에서는 도 3 내지 도 8과 함께 전지셀(100)의 전지케이스 제조 방법을 설명하도록 한다.The battery cell 100 having improved safety is achieved by forming the battery case 100 with the parts to be ruptured. Hereinafter, a method of manufacturing the battery case 100 of the battery cell 100 will be described with reference to FIGS.

도 3은 내지 도 8에는 도 1의 파우치형 전지셀을 제조하는 과정의 일부로서, 제 1 파열 예정부 및 제 2 파열 예정부가 형성되어 있는 파우치형 전지케이스의 제조 과정을 나타낸 사시도들이 모식적으로 도시되어 있다.FIGS. 3 to 8 are perspective views illustrating a manufacturing process of a pouch-shaped battery case having a first tearable portion and a second tearable portion formed as part of the process of manufacturing the pouch-shaped battery cell of FIG. 1; Respectively.

구체적으로, 도 3에는 전지케이스의 성형 몰드를 준비하는 과정(a), 도 4에는 상기 몰드에 라미네이트 시트를 위치시키는 과정(b), 도 5에는 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하는 과정(c), 도 6 내지 도 8에는 성형 지그를 제거함으로써 수납부 및 파열 예정부를 형성하는 과정(d)이 도시되어 있다.3 (a), FIG. 4 (b) shows the process of placing the laminate sheet on the mold, FIG. 5 shows the process (c) of pressing the laminate sheet with the molding jig, And FIGS. 6 to 8 show a process (d) of forming the storage portion and the planned rupture portion by removing the forming jig.

도 3을 참조하면, 성형 몰드(400)는 몰드 본체(410) 상에 전지케이스의 수납부와 대응하는 형상을 가진 만입부(420)가 형성되어 있고, 만입부(420)의 양측 단부에 파열 예정부 형성용 돌기들(430, 440)이 형성된 구조로 이루어져 있다.3, the molding die 400 is formed with a recessed portion 420 having a shape corresponding to the housing portion of the battery case on the mold main body 410, And protrusions 430 and 440 for forming a predetermined portion are formed.

파열 예정부 형성용 돌기들(430, 440)은, 이후 가압 과정에서 각각 제 1 파열 예정부 및 제 2 파열 예정부를 형성하며, 빗의 형상을 가지고 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 파열 예정부 형성용 돌기들의 변형예는 이후 도 9와 함께 더욱 상세히 설명하도록 한다.The rupturing portion forming protrusions 430 and 440 form a first rupturing portion and a second rupturing portion, respectively, in a subsequent pressing process, and have a comb shape, but are not particularly limited. A modification example of the rupture example projection forming projections will be described later in more detail with reference to FIG.

다음으로, 도 3과 함께 도 4를 참조하면, 준비된 성형 몰드(400) 상에 라미네이트 시트(600)를 위치시킨다.Next, referring to FIG. 4 together with FIG. 3, the laminate sheet 600 is placed on the prepared mold 400.

다음으로, 도 4와 함께 도 5를 참조하면, 라미네이트 시트(600) 상에 성형 지그(500)를 가압하여 라미네이트 시트(600) 상에 전지케이스의 수납부룰 형성한다. 이때, 파열 예정부 형성용 돌기들에 의해 파열 예정부도 함께 형성된다.Next, referring to FIG. 5 together with FIG. 4, the molding jig 500 is pressed on the laminate sheet 600 to form a storage portion of the battery case on the laminate sheet 600. At this time, the tearable portion is also formed by the tearable portion forming projections.

도 5에 도시되어 있는 성형 지그(500)는 수납부에 대응되는 형상을 가지고 있고, 파열 예정부 형성용 돌기들을 포함하고 있지 않지만, 파열 예정부 형성용 돌기를 포함하고 있을 수 있으며, 이후 도 9와 함께 더욱 상세히 설명하도록 한다.The forming jig 500 shown in Fig. 5 has a shape corresponding to the receiving portion and does not include protrusions for forming the tearable portion, but may include protrusions for forming a tearable portion. Will be described in more detail.

이러한 성형 지그(500)는 성형 몰드(400)의 만입부(420)에 대응되는 방향에 위치시켜, 수직방향으로 압력을 인가함으로써 과정(c)가 수행된다.The molding jig 500 is placed in a direction corresponding to the indentation 420 of the molding die 400 and the process (c) is performed by applying pressure in the vertical direction.

다음으로, 도 5와 함께 도 6 내지 도 8를 참조하면, 가압 과정(c)에 의해 성형 몰드(400)의 만입부(420)와 라미네이트 시트(600) 상에 포개져 있는 성형 지그를 성형 몰드에서 제거하고, 라미네이트 시트(600)에서 성형 몰드를 제거한다.6 through 8, the molding jig, which is superimposed on the indentation 420 of the molding die 400 and the laminate sheet 600 by the pressing process (c) And the molding die is removed from the laminate sheet 600. [

따라서, 전극조립체(300)를 수납하는 수납부(230)가 형성되어 있고, 셀의 안전성을 향상시키는 파열 예정부(240, 250)들이 형성되어 있는 라미네이트 시트(600)가 형성되며, 이는 소정 단위로 절단하여 전지케이스(200)로 사용된다.A laminate sheet 600 is formed which has rupturable parts 240 and 250 for improving the safety of the cell, And is used as the battery case 200. [

도 9는 도 3 내지 도 8에 도시되어 있는 성형 몰드 및 성형 지그의 변형예들을 모식적으로 나타낸 사시도들이다.Fig. 9 is a perspective view schematically showing modified examples of the molding die and the molding jig shown in Figs. 3 to 8. Fig.

성형 몰드(400a)는 선형 그루브들이 전극조립체의 단부에 대해 약 60 도의 각도로 형성된 빗살 무늬의 파열 예정부 형성용 돌기들(430a, 440a)을 포함하고 있다.The forming mold 400a includes comb-like rupture-like projecting projections 430a and 440a in which linear grooves are formed at an angle of about 60 degrees with respect to the ends of the electrode assembly.

성형 몰드(400b)는 선형 그루브들이 전극조립체의 단부에 대해 약 45 도의 각도로 형성되고, 서로 교차 배열되 있어 그물 무늬를 가지는 파열 예정부 돌기들(430b, 440b)을 포함하고 있다.The forming mold 400b includes rupture protrusions 430b and 440b having linear grooves formed at an angle of about 45 degrees with respect to the ends of the electrode assembly and arranged in an intersecting relation with each other and having a net pattern.

성형 지그(500a)는 선형 그루브들이 전극조립체의 단부에 대해 약 60 도의 각도로 형성된 빗살 무늬의 파열 예정부 형성용 돌기들(530a, 540a)을 포함하고 있다.The shaping jig 500a includes comb-like rupture-like projections 530a and 540a, which linear grooves are formed at an angle of about 60 degrees with respect to the end of the electrode assembly.

성형 몰드(500b)는 선형 그루브들이 전극조립체의 단부에 대해 약 45 도의 각도로 형성되고, 서로 교차 배열되 있어 그물 무늬를 가지는 파열 예정부 형성용 돌기들(530b, 540b)을 포함하고 있다.The forming mold 500b includes protrusions 530b and 540b which are formed at an angle of about 45 degrees with respect to the ends of the electrode assembly and are arranged in an intersecting relation with each other so as to form tearable portions having net patterns.

각 성형 몰드들(400a, 400b) 및 성형 지그들(500a, 500b)의 파열 예정부가 형성용 돌기는 상호 대응되는 위치에 형성되어 있을 수도 있고, 대응되지 않는 위치에 형성되어 있으며, 파열 예정부 형성 돌기가 형성되어 있지 않은 성형 몰드 및 성형 지그와 사용될 수도 있으나, 반드시 성형 몰드와 성형 지그 중 적어도 하나는 파열 예정부 형성용 돌기를 포함하고 있어야 한다.The protrusions for forming the predetermined portions of the forming molds 400a and 400b and the forming jigs 500a and 500b may be formed at positions corresponding to each other or may be formed at positions not corresponding to each other, The mold may be used with a molding die and a molding jig which are not provided with projections, but at least one of the molding die and the molding jig must include projections for forming a rupturable portion.

따라서, 전지케이스의 양면에 파열 예정부들을 형성하며, 본 발명에 따른 전지셀은 이러한 전지케이스를 사용하여 충돌 시험 기타 외부 충격에 대한 안전성을 확보할 수 있다.Thus, the battery cell according to the present invention can secure safety against collision tests and other external impacts by using the battery case according to the present invention.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

양극의 제조 Manufacture of anode

LiCoO2(양극 활물질) 96 중량%, Super-P(도전재) 2.0 중량%, PVdF(바인더) 2.0 중량%를 용매인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 합제 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture slurry was prepared by adding 96 wt% of LiCoO 2 (cathode active material), 2.0 wt% of Super-P (conductive material) and 2.0 wt% of PVdF (binder) to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) , Followed by coating, drying and pressing on an aluminum foil to prepare a positive electrode.

음극의 제조Cathode manufacturing

인조흑연(음극 활물질) 96.3 중량%, Super-P(도전재) 1.0 중량%, PVdF(바인더) 2.7 중량%를 용매인 NMP에 첨가하여 음극 합제 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.A negative electrode mixture slurry was prepared by adding 96.3 wt% of artificial graphite (anode active material), 1.0 wt% of Super-P (conductive material) and 2.7 wt% of PVdF (binder) to a solvent NMP, And pressed to produce a negative electrode.

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀계 분리막이 개재되도록, 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하였고, 상기 전극조립체를 도 2에 따른 파우치형 전지케이스에 내장한 후 1M LiPF6 카보네이트계 용액 전해액을 주입하여 이차전지를 완성하였다. A stack / folding type electrode assembly was fabricated such that a polyolefin separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode. The electrode assembly was embedded in a pouch-shaped battery case shown in FIG. 2, and a 1M LiPF 6 carbonate- The battery was completed.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

파열 예정부들이 형성되지 않은 파우치형 전지케이스를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the pouch-shaped battery case in which the tearable portions were not formed was used.

<실험예 1><Experimental Example 1>

충돌 시험(impact test)Impact test

상기 실시예 1과 비교예 1에서 각각 제조된 20 개의 이차전지들을 4.35V의 완전 충전된 상태로 준비하였다.Twenty secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were prepared in a fully charged state of 4.35V.

평평한 바닥에 전지를 올려놓고 전지 위에 8 mm 직경의 bar를 중앙부에 직각으로 올려놓고, 전지로부터 60 cm의 높이에서 9 kg의 중량물을 낙하하여 발화여부를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다 (JIS C 8711 참조).The battery was placed on a flat surface, and a bar having a diameter of 8 mm was placed on the battery at right angles to the center. Weighing 9 kg was dropped from the battery at a height of 60 cm to determine whether or not the battery was ignited. (See JIS C 8711).

발화 샘플 개수Number of ignited samples 미발화샘플 최고온도(℃)Unknown Sample Maximum Temperature (℃) 실시예 1 Example 1 없음none 85.585.5 비교예 1Comparative Example 1 1212 105.5105.5

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지들은 단락이 유발되지 않아 발화가 일어나지 않은 반면, 비교예 1의 이차전지들은 다수의 전지에서 단락 및 발화가 확인되었다.As shown in Table 1, the secondary batteries according to the present invention were not short-circuited and ignited, while the secondary batteries of Comparative Example 1 were short-circuited and ignited in a plurality of batteries.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (18)

양극, 음극, 및 분리막으로 구성된 전극조립체가 파우치형 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,
외부 충격이 전지셀에 인가되어 전극조립체가 양분될 때, 양분된 전극조립체의 분리체들이 전지케이스를 파열시키면서 외부로 밀려나올 수 있도록, 제 1 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 1 파열 예정부와 제 2 분리체가 부분적으로 밀려나오는 제 2 파열 예정부가 전지케이스에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
A battery cell in which an electrode assembly composed of an anode, a cathode, and a separator is built in a pouch-shaped battery case,
A first rupture preventive part and a second rupture preventive part, in which the first separator is partly pushed out so that the separators of the nested electrode assembly can be pushed out while rupturing the battery case when an external impact is applied to the battery cell and the electrode assembly is bisected 2 separator is partially protruded from the battery case.
제 1 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the pouch-shaped battery case comprises a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부는 전지셀의 중심에 대해 서로 대향하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the first tearable portion and the second tearable portion are formed at positions opposite to each other with respect to the center of the battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스 수납부는 장방형의 면들로 둘러싸인 직육면체의 형상을 가지고 있고;
상대적으로 가장 넓은 면적을 가지고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 1 면들;
상기 제 1 면들의 장변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 2 면들; 및
상기 제 1 면들의 단변에 인접하고 서로 반대면에 위치하는 한 쌍의 제 3 면들;
로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
The battery pack according to claim 1, wherein the battery case receiving portion on which the electrode assembly is mounted has a rectangular parallelepiped shape surrounded by rectangular faces;
A pair of first faces having relatively largest areas and located on opposite faces;
A pair of second faces adjacent to the long sides of the first faces and located on opposite sides of the first faces; And
A pair of third faces adjacent to the short sides of the first faces and located on opposite faces;
Wherein the battery cell is made of a metal.
제 4 항에 있어서, 양극 단자 및 음극 단자는 상기 제 1 면들의 장변 또는 단변에서 함께 위치해 있거나 서로 대향하여 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 4, wherein the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are located together or facing each other at a long side or a short side of the first surfaces. 제 4 항에 있어서, 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부는 상기 제 3 면들에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 4, wherein the first tearable portion and the second tearable portion are respectively formed on the third surfaces. 제 1 항에 있어서, 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부 각각은 복수의 선형 그루브들로 이루어진 빗살형(comb-shaped) 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein each of the first tearable portion and the second tearable portion is formed in a comb-shaped structure having a plurality of linear grooves. 제 7 항에 있어서, 상기 빗살형 구조는 선형 그루브들이 평면상으로 평행하게 배열된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.[8] The battery cell of claim 7, wherein the comb-like structure has a shape in which linear grooves are arranged in a plane and parallel to each other. 제 7 항에 있어서, 상기 빗살형 구조는 선형 그루브들이 평면상으로 교차 배열된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.[8] The battery cell of claim 7, wherein the comb-like structure has a shape in which linear grooves are arranged in a plane. 제 7 항에 있어서, 상기 선형 그루브들은 전지케이스의 두께를 기준으로 5% 내지 40%의 깊이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 7, wherein the linear grooves are formed at a depth of 5% to 40% based on the thickness of the battery case. 제 7 항에 있어서, 상기 선형 그루브들은 대면하는 전극조립체의 단부에 대해 30도 내지 90도의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell of claim 7, wherein the linear grooves are formed at an angle of 30 to 90 degrees with respect to an end of the facing electrode assembly. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 파열 예정부와 제 2 파열 예정부 각각은 제 3 면 전체 면적을 기준으로 50% 내지 100%의 면적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 6, wherein each of the first tearable portion and the second tearable portion is formed with an area of 50% to 100% based on the total area of the third surface. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 중앙 부위에서 전지케이스에는 제 3 파열 예정부가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the battery case further comprises a third predetermined planned breaking portion at a central portion of the battery cell. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(i) 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 준비하는 과정;
(ii) 전극조립체에 대응하는 형상의 전극조립체 수납부와 파열 예정부들이 형성되어 있는 전지케이스를 준비하는 과정; 및
(iii) 상기 수납부에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 후, 전극조립체 수납부를 밀폐하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
14. A method of manufacturing a battery cell according to any one of claims 1 to 13,
(i) preparing an electrode assembly composed of an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;
(ii) preparing a battery case having an electrode assembly receiving portion and a tearable portion having a shape corresponding to the electrode assembly; And
(iii) sealing the electrode assembly housing part after mounting the electrode assembly in the housing part and injecting the electrolyte solution;
&Lt; / RTI &gt;
제 14 항에 있어서, 상기 과정(ii)은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법:
(a) 전극조립체 수납부에 대응하는 형상과 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각각 각인되어 있는 성형 몰드를 준비하는 단계;
(b) 상기 성형 몰드 상에 라미네이트 시트를 위치시키는 단계; 및
(c) 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하여, 전극조립체 수납부 및 파열 예정부들을 형성하는 단계.
15. The method of claim 14, wherein step (ii) comprises the following steps:
(a) preparing a forming mold having a shape corresponding to the electrode assembly receiving portion and a shape corresponding to the planned tearing portions, respectively;
(b) positioning the laminate sheet on the forming mold; And
(c) pressing the laminate sheet with a molding jig to form the electrode assembly receiving portion and the rupture planned portions.
제 14 항에 있어서, 상기 과정(ii)은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법:
(a) 전극조립체 수납부에 대응하는 형상이 각인되어 있는 성형 몰드를 준비하는 단계;
(b) 상기 성형 몰드 상에 라미네이트 시트를 위치시키는 단계; 및
(c) 파열 예정부들에 대응하는 형상이 각인되어 있는 성형 지그로 라미네이트 시트를 가압하여, 전극조립체 수납부 및 파열 예정부들을 형성하는 단계.
15. The method of claim 14, wherein step (ii) comprises the following steps:
(a) preparing a forming mold in which a shape corresponding to the electrode assembly receiving portion is stamped;
(b) positioning the laminate sheet on the forming mold; And
(c) pressing the laminate sheet with a molding jig imprinted with a shape corresponding to the planned burst portions, thereby forming the electrode assembly receiving portion and the planned burst portions.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising at least one battery cell according to any one of claims 1 to 13. 제 17 항에 따른 전지팩이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device according to claim 17, wherein the battery pack is mounted.
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