KR20170058068A - 파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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KR20170058068A
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Abstract

절연층 및 열융착층이 적층된 다층 구조의 파우치 외장재에 있어서, 상기 절연층과 열융착층 사이에 금속층 및 액상 소화약제층을 더 포함하는 파우치 외장재가 제공된다.

Description

파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지{POUCH CASE AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안정성이 향상된 파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세이다.
리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다. 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도면 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 파우치형 이차전지는 파우치 외장재(10)와 파우치 외장재(10) 내부에 수납된 전극조립체(20) 및 전극조립체(20)의 양극 및 음극에 각각 연결되어 파우치 외장재(10)의 외부로 돌출된 전극 단자(25)를 구비한다.
파우치 외장재(10)는 파우치 형태의 라미네이트 시트에 의해 제조되고, 전극조립체(20)는 양극/세퍼레이터/음극 구조를 가지며 전해액과 함께 파우치 외장재(10) 내부에 내장된다. 직사각 또는 정사각 형태의 파우치 외장재(10)는 라이네이트 시트의 4개의 테두리에서 상호 융착되는 실링부(30)를 가진다.
한편, 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 이차전지 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어렵다. 충방전 과정에서 발생한 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열 축적이 일어나고 결과적으로 이차전지의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다.
또한, 외부 충격에 의한 발화의 위험성도 있으나, 현재 상용화된 파우치형 이차전지에는 별도의 소화 장치가 없어 관련 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 액상 소화약제층이 적층된 파우치 외장재 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구범위에 기재된 수단 또는 방법 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 절연층 및 열융착층이 적층된 다층 구조의 파우치 외장재에 있어서, 상기 절연층과 열융착층 사이에 금속층 및 액상 소화약제층을 더 포함하는 파우치 외장재를 제공한다.
상기 파우치 외장재가 외부 충격을 받을 경우, 상기 액상 소화약제층이 파우치 외장재의 내부로 유입될 수 있다.
상기 파우치 외장재의 내부 온도가 130℃ 이상일 때, 상기 액상 소화약제층이 파우치 외장재의 내부로 유입될 수 있다.
상기 액상 소화약제층은 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1 인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조를 가지는 것일 수 있다.
상기 열융착층은 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아미드, 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리벤조옥사졸, 불소수지 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조를 가질 수 있다.
상기 금속층은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금; 철, 크롬 및 니켈의 합금; 및 알루미늄; 중 어느 하나의 물질로 이루어진 금속 박막 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 전술한 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재 내에 수납되는 전극조립체를 포함하는 이차전지가 제공된다.
이때, 상기 이차전지를 리튬이온 이차전지일 수 있다.
본 발명은 다층 구조의 파우치 외장재 내부에 소화약제층을 구비함으로써, 내부 발열 및 외부 발화시 소화 기능 및 폭발을 방지하여, 전지의 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 액상의 소화물질을 사용함으로써, 파우치 외장재가 외부 충격을 받거나, 내부가 일정 온도 이상으로 발열되었을 때, 액상 소화 물질이 외부로 누출됨이 없이 내부로 유입될 수 있어, 소화 효율을 향상 시키는 이점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도면 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재 단면의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재가 외부 충격을 받을 경우 액상 소화약제층이 내부로 유입되는 과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재의 내부 발열시, 액상 소화약제층이 내부로 유입되는 과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서상에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도이고, 파우치 외장재(10')는 파우치 형태의 라미네이트 시트에 의해 제조되고, 전극조립체(20')는 양극/세퍼레이터/음극 구조를 가지며 전해액과 함께 파우치 외장재(10') 내부에 내장된다. 직사각 또는 정사각 형태의 파우치 외장재(10')는 라미네이트 시트의 4개의 테두리에서 상호 융착되는 실링부(30')를 가진다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재 단면의 확대도로서, 구체적으로는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재는 절연층(14) 및 열융착층(11)이 적층된 다층 구조의 파우치 외장재에 있어서, 상기 절연층(14)과 열융착층(11) 사이에 금속층(13) 및 액상 소화약제층(12)을 더 포함한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재가 하단층부터 열융착층(11)-액상 소화약제층(12)-금속층(13)-절연층(14)이 순차적으로 적층된 구조를 도시한 것이며, 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치 외장재가 하단층부터 열융착층(11)-금속층(13)-액상 소화약제층(12)-절연층(14)이 순차적으로 적층된 구조를 도시한 것이다.
상기 열융착층은 가열시 접착성을 갖는 물질을 포함하여, 상부 파우치 외장재와 하부 파우치 외장재를 밀봉하는 역할을 한다. 이때, 열융착층을 구성하는 물질을 당해 기술분야에서 적용할 수 있는 물질을 제한없이 적용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체 등), 폴리카보네이트, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아릴레이트 등), 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자(폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 등), 폴리아미드(아라미드, 나일론 등), 셀룰로오스, 폴리벤조옥사졸(폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 등), 불소수지(폴리테트라플루오로에틸렌(테프론) 등), 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조를 가지는 것일 수 있다.
상기 액상 소화약제층은 전극조립체 내부 인자에 의한 발열이나, 외부 인자에 의한 충격 등으로 인한 이차전지의 연소 및 폭발을 방지하는 역할을 한다. 이때, 액상 소화약제층에 적용할 수 있는 물질은 당해 기술분야에서 소화 물질로 사용하는 물질은 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1 인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 더 바람직하게는 탄산수소나트륨일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 소화약제층은 파우치 외장재의 말단부로 누액되지 않도록, 그 양 단부가 고분자 수지로 실링 처리될 수 있다. 이러한 고분자 수지로의 일례로는 전술한 열융착층용 물질이 사용될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재가 외부 충격을 받을 경우 액상 소화약제층이 유입되는 과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 5를 참조하면, 도 5-(a)와 같이 파우치 외장재의 최외각층인 금속층(14) 밖의 발화에 의해 파우치 외장재가 관통되거나, 충격에 의해 관통되는 경우, 도 5-(b)와 같이 액상 소화약제층(12) 물질이 파우치 외장재 내부로 유입되어 내부의 발화 및 폭발을 차단할 수 있다.
이때, 상기 소화약제를 액상으로 사용함으로써, 파우치 외장재가 관통되는 경우 신속하게 파우치 외장재의 내부로 소화약제가 유입될 수 있어, 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재의 내부 발열시, 액상 소화약제층이 내부로 유입되는 과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 6을 참조하면, 도 6-(a)와 같이 파우치 외장재의 내부 또는 전극조립체가 가스에 의해 팽창하거나, 내열에 의해 발화되는 경우, 도 6-(b)와 같이 액상 소화약제층(12) 물질이 파우치 외장재 내부로 유입되어 내부의 발화 및 폭발을 차단할 수 있다.
보다 구체적으로 파우치 외장재의 내부 온도가 130℃ 이상일 때, 액상 소화약제층이 파우치 외장재의 내부로 유입되어, 내부 온도를 낮추게 되어 폭발을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 액상의 소화약제를 사용함으로써, 신속하게 발화를 진화할 수 있을 뿐만 아니라, 외부로 누출되는 물질 없이 내부 소화에 소화약제를 대부분 사용할 수 있는 장점도 있다.
상기 금속층(13)은 파우치 외장재의 기계적 강도를 유지하며, 수분 및 산소의 침투를 방지하는 배리어층 역할을 하는 것으로, 당해 기술분야에서 사용할 수 있는 물질은 제한 없이 사용할 수 있으며, 상기 금속층은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금; 철, 크롬 및 니켈의 합금; 및 알루미늄; 중 어느 하나의 물질로 이루어진 금속 박막 구조일 수 있다.
또한, 상기 절연층은 기재 및 보호층 역할을 하며, 내부에 수용되는 전극조립체를 외부의 충격등으로 1차적으로 보호하는 역할을 한다.
이때, 상기 절연층에 적용할 수 있는 물질은 당해 기술분야에서 사용하는 물질은 제한 없이 적용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르 등), 폴리카보네이트, 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 외장재의 전체 두께는 통상 30 내지 150㎛이며, 열융착층, 액상 소화약제층, 금속층 및 절연층은 각각 10 내지 100㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 전술한 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재에 수납되는 전극조립체를 포함하는 이차전지가 제공되며, 이때 이차전지는 리튬 이온 이차전지일 수 있다.
상기 전극조립체는 도면의 편의상 도시하지 않았으나, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치되는 형태로 구성되며, 파우치 케이스에 수납된다. 이때, 전극조립체는 다수의 양극판 및 음극판이 적층된 상태로 파우치 케이스에 수납되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 권취된 상태로 파우치 케이스에 수납될 수 있다.
전극조립체의 전극판들은 알루미늄(Al) 재질이나 구리(Cu) 재질의 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등에 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않은 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 형성될 수 있다.
양극 활물질은 리튬 이온이 흡장(intercalation)/탈리(deintercalation)할 수 있도록 칼코게나이트(chalcoenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 예를 들어 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 - xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들을 사용하여 형성될 수 있다. 음극 활물질도 리튬 이온이 흡장/탈리할 수 있도록 탄소(C) 계열의 물질, 실리콘(Si), 주석(Sn), 주석 산화물, 주석 합금 복합체(tin alloy composite), 전이금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등의 물질로 형성될 수 있다.
분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 차단시킬 수 있으며, 분리막으로 인해 리튬 이온의 이동만이 가능한 것으로, 본 발명에 적용할 수 있는 비제한적인 일 실시예에 따라 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면 상에 형성된 다공성 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 다공성 고분자 기재는 다공성 고분자 필름 기재 또는 다공성 부직포 기재를 들 수 있다.
상기 다공성 고분자 필름 기재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 이루어진 다공성 고분자 필름일 수 있으며, 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름 기재는 예를 들어 80 내지 130 ℃의 온도에서 셧다운 기능을 발현한다.
이때, 폴리올레핀 다공성 고분자 필름은 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독 또는 이들의 2종 이상 혼합하여 고분자로 형성할 수 있다.
또한, 상기 고분자 필름 기재는 폴리올레핀 외에 폴리에스테르 등의 다양한 고분자들을 이용하여 필름 형상으로 성형하여 제조될 수도 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 2층 이상의 필름층이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 각 필름층은 전술한 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 고분자 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재 및 다공성 부직포 기재는 상기 상기와 같은 폴리올레핀계 외에 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate) 등과 같은 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성될 수 있다.
또한, 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50 ㎛가 바람직하고, 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기는 전극접착층의 고분자 바인더 섬유보다 작으면 되고, 바람직하게는 0.001 내지 50㎛며, 기공도는 01 내지 99%인 것이 바람직하다.
상기 다공성 코팅층은 다공성 고분자 기재의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 무기물 입자 또는 바인더 고분자를 포함할 수 있으며, 상기 무기물 입자들은 충전되어 서로 접촉된 상태에서 상기 바인더 고분자에 의해 서로 결착되고, 이로 인해 무기물 입자들 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되고, 상기 무기물 입자 사이의 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)은 빈 공간이 되어 기공을 형성한다.
즉, 바인더 고분자는 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 서로 부착하며, 예를 들어 바인더 고분자가 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키고 있다. 또한, 상기 다공성 코팅층의 기공은 무기물 입자들 간의 인터스티셜 볼륨(interstial volume)이 빈 공간이 되어 형성된 기공이고, 이는 무기물 입자들에 의한 충진 구조(closed packed or densely packed)에서 실질적으로 면접하는 무기물 입자들에 의해 한정되는 공간이다. 이러한 다공성 코팅층의 기공을 통하여 전지를 작동시키기 위하여 필수적인 리튬 이온이 이동하는 경로를 제공할 수 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5 V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상이고, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자 또는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물과 같은 무기물 입자들은 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축하는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안정성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되, 리튬을 저장하지 않고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 의미한다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3,0<x<2,0<y<1,0<z<3),(LiAlTiP)xOy계열 글래스(glass)(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3,0<x<2,0<y<3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz,0<x<3,0<y<2,0<z<4)계열 글래스 및 P2S5(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)계열 글래스 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 등을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.
상기 다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 가능한 한 0.001 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 탭은, 예컨대 양극 탭과 음극 탭으로 구성되며, 각각 전극조립체로부터 돌출되도록 형성된다. 즉, 양극 탭은 전극조립체의 양극판으로부터 돌출되도록 형성되어, 음극 탭은 전극조립체의 음극판으로부터 돌출되도록 형성된다. 이때, 양극 탭 또는 음극 탭은 양극판 또는 음극판에 부착되는 형태로 돌출되거 형성될 수 있으며, 각각 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재질로 구성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10, 10' : 파우치 외장재
11 : 열융착층
12 : 액상 소화약제층
13 : 금속층
14 : 절연층
20, 20': 전극조립체
25 : 전극 단자
30, 30': 실링부

Claims (9)

  1. 절연층 및 열융착층이 적층된 다층 구조의 파우치 외장재에 있어서,
    상기 절연층과 열융착층 사이에 금속층 및 액상 소화약제층을 더 포함하는 파우치 외장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 외장재가 외부 충격을 받을 경우, 상기 액상 소화약제층이 파우치 외장재의 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 외장재의 내부 온도가 130℃ 이상일 때, 상기 액상 소화약제층이 파우치 외장재의 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액상 소화약제층은 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1 인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열융착층은 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아미드, 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리벤조옥사졸, 불소수지 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 또는 2개 이상의 물질층으로 이루어진 복합막 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금; 철, 크롬 및 니켈의 합금; 및 알루미늄; 중 어느 하나의 물질로 이루어진 금속 박막 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 파우치 외장재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 파우치 외장재 및 상기 파우치 외장재에 수납되는 전극조립체를 포함하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이차전지는 리튬이온 이자전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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WO2023059139A1 (ko) * 2021-10-08 2023-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지

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