KR20180055341A - Battery Cell Having Reinforcement Sheet and Battery Pack Having the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강화 시트를 포함하는 전지셀 및 그것을 포함하는 전지팩 에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a reinforcing sheet and a battery pack including the same.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. The secondary battery is also attracting attention as a power source for an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), which are proposed as solutions for the air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels .
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용되는 것에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀들을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In the case of small mobile devices, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, and the like, which can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as the battery cells of the middle- or large-sized battery modules. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted a great deal of attention recently due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
중대형 전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.In order for the middle- or large-sized battery module to provide the output and capacity required by a predetermined device or device, a plurality of battery cells must be electrically connected in series and a stable structure with respect to external force must be maintained.
도 1에는 종래 기술에 따른 전지셀들을 포함하는 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery pack including battery cells according to the related art.
도 1을 참조하면, 못과 같이 전기 전도성을 가지고 끝이 뾰족한 침상 도체(20)가 전지팩(10)을 관통(penetration)할 경우, 전지팩 내부의 전기화학적 에너지가 열 에너지로 전환되면서 급격한 발열이 일어나게 되고, 이로 인해 수반되는 열이 양극 또는 음극 물질이 화학반응을 하여 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제가 발생할 수 있다. Referring to FIG. 1, when the needle-
구체적으로, 종래기술의 전지팩(10)이 내부에는 팩 케이스(12)에 수납되고 전지셀들(11, 12, 13)이 적층된 전지셀 적층체(15)를 포함하고 있을 수 있다. 그러나, 이러한 전지팩(10)에 날카로운 침상 도체(20)가 전지모듈을 관통할 경우, 관통된 침상 도체(20)를 중심으로 전지셀 내부 단락이 발생되는 경우가 있으며, 또는 관통된 침상 도체(20)가 다수의 전지셀들(11, 12, 13)을 동시에 관통할 경우, 관통된 침상 도체를 통해 전지셀들(11, 12, 13)이 서로 단락을 발생시킬 수 있다. Specifically, the
더욱이, 앞서 설명한 안전성 문제들은 리튬 이차전지가 고용량화 되고 에너지 밀도가 증가할수록 더욱 심각해지고 있다.Furthermore, the above-described safety problems are becoming more serious as lithium secondary batteries are increased in capacity and energy density is increased.
나아가, 종래의 전지모듈에서는 전지셀 적층체의 전지셀들 간에 냉각 또는 압축 등을 목적으로 하는 패드 부재가 적용되어 있기 때문에, 침상 도전성 물체의 관통에 대한 안전성을 확보하는데 더 큰 어려움이 있었다.Further, in the conventional battery module, since the pad member for cooling or compression is applied between the battery cells of the battery cell stack body, there is a greater difficulty in ensuring safety against penetration of the needle-shaped conductive object.
또한, 종래기술에서는 앞서 설명한 안전성 문제들을 해결하기 위해 구성들의 두께나 부피를 늘리는 방법들을 고안하였으나, 이러한 방안은 제조비용 등을 고려했을 때, 현실적인 적용이 어려웠다.In addition, in the prior art, methods for increasing the thickness or volume of the structures have been devised to solve the above-described safety problems. However, it has been difficult to apply such a method to practical applications when considering manufacturing costs and the like.
따라서, 고출력 대용량의 전지모듈을 제조함에 있어, 가장 중요한 과제 중의 하나인 외부의 물리적 충격에 대해 안전성을 확보할 수 있도록, 날카로운 침상 도체가 전지모듈의 관통할 경우 효과적으로 내부단락(short-circuit)을 방지하는 기술 개발의 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, in order to secure safety against external physical shock, which is one of the most important problems in manufacturing a high-output large-capacity battery module, when a sharp needle-like conductor penetrates through a battery module, an internal short- It is necessary to develop a technology to prevent such a problem.
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.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립체를 수납하는 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에는 강화 시트가 부착되어 있을 경우, 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시킬 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments. As described later, when the reinforcing sheet is attached to at least a part of the outer surface of the battery case for housing the electrode assembly, the strength of the battery case is reinforced It is possible to increase the resistance to internal explosion, and the present invention has been accomplished.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,A battery cell in which an electrode assembly having a separator structure interposed between an anode and a cathode and between the anode and the cathode is embedded in a battery case,
상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에는 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시키기 위해 강화 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.And a reinforcing sheet is attached to at least a part of the outer surface of the battery case to reinforce the strength of the battery case and increase the resistance against internal explosion.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체를 수납하는 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 강화 시트를 부착함으로써, 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시킬 수 있는 효과를 발휘한다.Therefore, the battery cell according to the present invention exerts the effect of reinforcing the strength of the battery case and increasing the resistance against internal explosion by attaching the reinforcing sheet to at least a part of the outer surface of the battery case accommodating the electrode assembly .
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 수지층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트 구조인 파우치형 케이스일 수 있다.In one specific example, the battery case may be a pouch-shaped case that is a laminate sheet structure including a resin layer, a metal layer, and a sealant layer.
또한, 상기 전지셀은 판상형 구조로 이루어질 수 있다.Also, the battery cells may have a plate-like structure.
하나의 구체적인 예에서, 상기 강화 시트는 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 및 폴리프로필렌(polypropylene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.In one specific example, the reinforcing sheet may be made of one or more materials selected from the group consisting of polycarbonate, polyimide, polyethylene terephthalate and polypropylene.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀의 외면에 부착되는 면의 반대면인 강화 시트의 외면에는 외부의 침상 도체에 의해 관통되는 것을 방지하기 위한 강화 필름이 더 부가되어 있을 수 있다.In one specific example, the outer surface of the reinforcing sheet, which is the opposite surface of the surface of the battery cell, which is attached to the outer surface of the battery cell, may further include a reinforcement film for preventing penetration by the outer needle-shaped conductor.
구체적으로, 상기 강화 필름은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상일 수 있고, 둘 이상의 소재로 이루어진 복합 소재일 경우에는 여러 소재가 혼합된 단일 필름 또는 다층(multi-layer) 필름으로 구성된 구조일 수 있다.More specifically, the reinforcement film may be at least one of the group consisting of polyethylene, polyethylene terephthalate, polyurethane, and polyimide. When the reinforcement film is a composite material composed of two or more materials May be a structure composed of a single film or a multi-layer film mixed with various materials.
하나의 구체적인 예에서, 상기 강화 필름은 비접착 상태로 강화 시트의 외면에 고정되어 있을 수 있고, 또한, 상기 강화 필름은, 전지셀을 관통하는 방향으로 침상 도체가 외부로부터 침입할 때, 침상 도체의 진행 방향으로 가변될 수 있다.In one specific example, the reinforcing film may be fixed to the outer surface of the reinforcing sheet in a non-adhered state, and when the needle-shaped conductor penetrates from the outside in the direction passing through the battery cell, As shown in FIG.
하나의 구체적인 예에서, 상기 강화 시트의 외면에는 강화 필름의 외주 모서리가 삽입되어 고정되기 위한 적어도 둘 이상의 선상의 노치들이 형성되어 있을 수 있고, 더욱 구체적으로, 강화 시트가 평면상으로 직사각형일 경우, 4개의 선상의 노치(notch)들이 강화 시트의 4개의 변에 인접하여 형성될 수 있다.In one specific example, the outer surface of the reinforcing sheet may be provided with at least two or more linear notches for fixing and fixing the outer circumferential edge of the reinforcing film, and more particularly, when the reinforcing sheet is rectangular in plan view, Four line-shaped notches can be formed adjacent to the four sides of the reinforcing sheet.
하나의 구체적인 예에서, 상기 선상의 노치는 굴곡된 방향이 강화 시트의 중앙을 향하고 있는 아치(arch)형일 수 있다. 또는, 상기 선상의 노치는 강화 시트의 중앙을 향하여 단차 구조가 형성된 형태일 수 있다.In one specific example, the line-shaped notches may be arch-shaped, with the bent direction pointing towards the center of the reinforcing sheet. Alternatively, the line-shaped notch may have a stepped structure formed toward the center of the reinforcing sheet.
또한, 상기 파우치형 전지케이스는 내후성을 가진 고분자 수지로 이루어진 외부 수지층, 기체와 액체에 대해 차단성을 가진 금속층, 및 열융착성을 가진 고분자 수지로 이루어진 내부 수지층을 포함하고 있는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상기 전지셀은 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 전체적으로 직육면체 구조인 판상형일 수 있다.Further, the pouch-shaped battery case is a laminate sheet comprising an outer resin layer made of a polymer resin having weather resistance, a metal layer having gas and liquid barrier properties, and an inner resin layer made of a polymer resin having heat sealability And the battery cell may be a plate-like structure having a generally rectangular parallelepiped structure having a small thickness as a whole.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The anode may be prepared, for example, by coating a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder on a cathode current collector, followed by drying. If necessary, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material is a material capable of causing an electrochemical reaction. Examples of the lithium transition metal oxide include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) containing two or more transition metals and substituted with one or more transition metals, lithium Layered compounds such as nickel oxide (LiNiO 2 ); Lithium manganese oxide substituted with one or more transition metals; Formula LiNi 1-y M y O 2 ( where, M = Co, Mn, Al , Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn or Ga and Lim, 0.01≤y≤0.7 include one or more elements of the element) A lithium nickel-based oxide represented by the following formula: Li 1 + z Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, Li 1 + z Ni 0.4 Mn 0.4 Co 0.2 O 2 , such as Li 1 + z Ni b Mn c Co 1- (b + c + d ) M d O (2-e ) A e ( where, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2 , 0≤e≤0.2, b + c + d <1, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si or Y, and A = F, P or Cl; lithium nickel cobalt manganese composite oxide; And the formula Li 1 + x M 1-y M 'y PO 4-z X z ( wherein, M = a transition metal, preferably Fe, Mn, Co or Ni, M' = Al, Mg or Ti, X = F, S or N, and -0.5? X? +0.5, 0? Y? 0.5, and 0? Z? 0.1), but the present invention is not limited thereto.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 20 wt% based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
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.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.Further, the negative electrode is prepared, for example, by coating a negative electrode current collector with a mixture of a negative electrode active material, a conductive material and a binder, and drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture. The negative electrode active material may be at least one selected from the group consisting of graphite carbon, coke carbon, and hard carbon.
본 발명은, 또한 상기 전지셀 둘 이상이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및 상기 전지셀 적층체가 수납되는 팩 케이스;를 포함하고 있는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention also relates to a battery cell laminate having two or more battery cells stacked thereon; And a pack case in which the battery cell stack body is housed.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스 외면에는 전지셀들의 적층 방향을 기준으로 상부면 및 하부면 각각에 제 1 강화 시트 및 제 2 강화 시트가 부착되어 있고, 상기 제 1 강화 시트 및 제 2 강화 시트의 적어도 하나의 외면에는 침상 구조의 외부 도체에 의해 관통되는 것을 방지하기 위한 강화 필름이 부가되어 있을 수 있다.In one specific example, the first reinforcing sheet and the second reinforcing sheet are attached to the upper surface and the lower surface of the battery case on the outer surface of the battery case with respect to the stacking direction of the battery cells, A reinforcing film may be added to the outer surface of at least one of the outer conductor and the outer conductor to prevent the outer conductor from penetrating the outer conductor.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 적층체에서 적층 방향을 기준으로 최상단 전지셀의 상면 및 최하단 전지셀의 하면에 부착된 각각의 강화 시트들의 외면에는 강화 필름이 부가되어 있을 수 있다.In one specific example, reinforcement films may be added to the upper surfaces of the uppermost battery cells and the outer surfaces of the respective reinforcing sheets attached to the lower surface of the lowermost battery cell with reference to the stacking direction in the battery cell stack.
앞서 설명한 전지셀들의 구성들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the configurations of the battery cells described above are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체를 수납하는 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 강화 시트를 부착할 경우, 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시킬 수 있는 효과를 발휘한다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, in the battery cell according to the present invention, when the reinforcing sheet is attached to at least a part of the outer surface of the battery case for housing the electrode assembly, it is possible to reinforce the strength of the battery case and increase the resistance to internal explosion Effect.
또한, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지셀의 외면에 부착되는 면의 반대면인 강화 시트의 외면에 강화 필름이 더 부가되어 있을 경우, 외부의 침상 도체에 의해 관통되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Further, in the battery cell according to the present invention, when the reinforcing film is further provided on the outer surface of the reinforcing sheet, which is the opposite surface to the surface of the battery cell, the penetration of the reinforcing sheet by the outer needle-shaped conductor can be effectively prevented .
도 1은 종래 기술에 따른 전지셀들을 포함하는 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 5는 도 4의 N점선을 따라 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 7은 도 6의 전지팩이 침상 도체에 의해 관통된 것을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 9는 도 8의 전지팩이 침상 도체에 의해 관통된 것을 나타낸 모식적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a battery pack including battery cells according to the prior art;
2 is a schematic perspective view showing a battery cell according to one embodiment of the present invention;
3 is a schematic plan view showing a battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a schematic plan view showing a battery cell according to another embodiment of the present invention;
5 is a schematic cross-sectional view along the N dashed line in Fig. 4;
6 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery pack according to one embodiment of the present invention;
7 is a schematic cross-sectional view showing that the battery pack of Fig. 6 is penetrated by the needle-like conductor; Fig.
8 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention;
9 is a schematic cross-sectional view showing that the battery pack of FIG. 8 is penetrated by the needle-shaped conductor.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.2 is a schematic perspective view illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체(도시하지 않음)가 전지케이스(140)에 내장되어 있는 전지셀이다.Referring to FIG. 2, a
이러한 전지셀(100)은 파우치형 전지셀(100)이고, 판상형 구조로 이루어져 있다. 이러한 전지셀(100)은 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지 본체(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 장방형 구조로 이루어져 있다. The
이러한 전지케이스(140)는 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양 측면(142)과 상단부(141) 및 하단부(143)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착되어 있다. 또한, 상단부(141)와 하단부(143)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극리드(110, 120)의 두께 및 전지케이스(140) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링 부재(155)를 개재한 상태에서 열융착되어 있다.The
또한, 본 발명은 전지케이스(140)의 외면 중 적어도 일부에 강화 시트(160)가 부착되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지셀(100)은, 전극조립체를 수납하는 전지케이스(140)의 외면에 강화 시트(160)를 부착함으로써, 전지케이스(140)의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시킬 수 있는 효과를 발휘한다.In addition, the reinforcing
이때, 강화 시트(160)는 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 및 폴리프로필렌(polypropylene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어져 있다.At this time, the reinforcing
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도이고, 도 4에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 N점선을 따라 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.FIG. 3 is a schematic plan view showing a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic plan view showing a battery cell according to another embodiment of the present invention. A schematic cross-sectional view along the N dashed line in Fig. 4 is shown.
도 3 내지 도 5를 함께 참고하면, 전지셀(100)의 외면(149)에 부착되는 면의 반대면인 강화 시트(160)의 외면(161)에는 외부의 침상 도체에 의해 관통되는 것을 방지하기 위한 강화 필름(170)이 더 부가되어 있다.3 to 5, the
여기서 강화 필름(170)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 또는 폴리우레탄(polyurethane)이다.Wherein the reinforcing
또한, 강화 필름(170)은 비접착 상태로 강화 시트(160)의 외면(164)에 고정되어 있다. Further, the reinforcing
또한, 강화 시트(160)는 평면상으로 직사각형이고, 이러한 강화 시트(160)의 외면에는 강화 필름(170)의 외주 모서리(171)가 삽입되어 고정되기 위한 4개의 선상의 노치들(163, 165, 167, 169)이 형성되어 있으며, 4개의 선상의 노치들(163, 165, 167, 169)이 강화 시트(160)의 4개의 변에 인접하여 형성되어 있다.The reinforcing
이러한 선상의 노치들(163, 165, 167, 169)은 굴곡된 방향이 강화 시트(160)의 중앙을 향하고 있는 아치(arch)형이다.These line-shaped
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.6 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(200A)은, 3개의 전지셀들(100A, 100B, 100C)이 적층되어 있는 전지셀 적층체(210) 및 전지셀 적층체(210)가 수납되는 팩 케이스(220)를 포함하고 있다.6, a
또한, 전지케이스(140) 외면에는 전지셀들(100A, 100B, 100C)의 적층 방향을 기준으로 상부면 및 하부면 각각에 제 1 강화 시트(160) 및 제 2 강화 시트(162)가 부착되어 있고, 전지셀(100A)의 제 1 강화 시트(160)의 외면에는 침상 구조의 외부 도체에 의해 관통되는 것을 방지하기 위한 강화 필름(170)이 더 부가되어 있다.The first reinforcing
또한, 전지셀 적층체(210)에서 적층 방향을 기준으로 최상단 전지셀(100A)의 상면 및 최하단 전지셀(100C)의 하면에 부착된 각각의 강화 시트들(160, 162)의 외면에는 강화 필름들(170, 172)이 부가되어 있다.The reinforcing
반면에, 기준으로 최상단 전지셀(100A)의 하면, 최하단 전지셀(100C)의 상면, 및 중단 전지셀(100B)의 상면 및 하면에는 강화 시트들(162, 163, 164, 165)만이 부착되어 있다.On the other hand, only the reinforcing
도 7에는 도 6의 전지팩이 침상 도체에 의해 관통된 것을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing that the battery pack of FIG. 6 is penetrated by the needle-shaped conductor.
도 7을 참조하면, 전지팩(200A)이 침상 도체(300)에 의해 관통되어 있고, 이때, 강화 필름(170)은 침상 도체(300)가 관통하는 방향으로 침상 도체(300)의 진행 방향으로 가변되어 있다.7, the
도 8에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 전지팩이 침상 도체에 의해 관통된 것을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.8 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing that the battery pack of FIG. 8 is penetrated by needle-like conductors .
도 8 및 도 9을 참조하면, 전지팩(200B)은 도 6의 전지팩(200A)와 비교하여, 중단 전지셀(100B)의 상면 및 하면에 부착되어 있는 강화 시트들(163, 164)의 외면에 침상 구조의 외부 도체에 의해 관통되는 것을 방지하기 위한 강화 필름들(172, 174)이 더 부가되어 있다.8 and 9, the
따라서, 전지팩(200B)이 침상 도체(300)에 의해 관통되어 있고, 이때, 강화 필름(172)은 침상 도체(300)가 관통하는 방향으로 침상 도체(300)의 진행 방향으로 가변 되어있다.Therefore, the
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체를 수납하는 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에 강화 시트를 부착할 경우, 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시킬 수 있고, 또한, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지셀의 외면에 부착되는 면의 반대면인 강화 시트의 외면에 강화 필름이 더 부가되어 있을 경우, 외부의 침상 도체에 의해 관통되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, when the reinforcing sheet is attached to at least a part of the outer surface of the battery case accommodating the electrode assembly, the battery cell according to the present invention can reinforce the strength of the battery case and increase resistance to internal explosion The battery cell according to the present invention can effectively prevent penetration of the reinforcement film by the outer needle-shaped conductor when the reinforcing film is further provided on the outer surface of the reinforcing sheet, which is the opposite surface of the battery cell, have.
Claims (12)
상기 전지케이스의 외면 중 적어도 일부에는 전지케이스의 강도를 보강하고 내부 폭발에 대한 저항력을 증가시키기 위해 강화 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell in which an electrode assembly having a separator structure interposed between an anode and a cathode and between the anode and the cathode is embedded in a battery case,
Wherein at least a part of the outer surface of the battery case is provided with a reinforcing sheet to reinforce the strength of the battery case and increase the resistance against internal explosion.
상기 전지셀 적층체가 수납되는 팩 케이스;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.10. A battery cell laminate comprising at least two battery cells according to any one of claims 1 to 9 deposited thereon; And
A pack case in which the battery cell stack is accommodated;
The battery pack comprising:
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