KR20190032019A - 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조의 전극조립체가 파우치형 케이스 내에 수납된 파우치형 이차전지에 있어서,
상기 전극조립체는 일측 또는 양측으로 돌출된 전극 탭들에 전극 리드가 연결된 구조로 이루어지고,
상기 전극 리드는 상기 파우치형 케이스의 외측으로 연장되어 있으며,
상기 파우치형 케이스 일부에는 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구에는 상기 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재, 및 상기 파우치형 케이스의 내부 압력 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재가 배치되는 파우치형 이차전지에 대한 것이다.

Description

벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지 {Pouch-Type Secondary Battery Comprising Venting Part}
본 발명은 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지에 대한 것으로서, 파우치형 케이스에 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구에는 상기 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재 및 파우치형 케이스의 내부 압력 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재가 배치되는 파우치형 이차전지에 대한 것이다.
리튬 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 원통형 전지와 각형 전지는 금속 캔에 전극조립체를 장착한 구조의 전지이며, 파우치형 전지는 통상적으로 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 장착한 구조의 전지이다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지가 최근 많은 관심을 모으고 있다.
상기 파우치형 전지는 유연한 외장재를 사용하기 때문에 안전성을 향상시키는 것이 주요 연구 과제 중에 하나이다. 구체적으로, 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.
이와 같은 폭발 등으로부터 안전성을 확보하기 위한 노력의 일환으로서, 예를 들어, 특허문헌 1은 파우치의 실링부에 형성되고, 파우치의 내부 압력에 연동하여 상기 파우치의 내부로부터 가스를 배출시키는 통로를 개폐 조절하는 벤팅장치를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 벤팅 시스템을 개시하고 있으나, 상기 벤팅장치는 파우치셀 내부의 압력 변화에 따라 가스를 배출하고 다시 원상태로 복원되는 구조로 이루어진다. 따라서, 전지셀의 내압 상승시 가스를 배출하고 전지셀의 작동을 멈추지 못하는 점에서, 안전성 문제가 완전히 해결된 것으로 보기 어렵다.
특허문헌 2는 파우치 케이스를 관통하도록 설치되어 파우치의 내부 압력이 임계 압력에 도달하면 개방되는 벤팅 수단을 포함하는 파우치형 전지를 개시하고 있으나, 외부의 기체가 전지셀 내측으로 유입될 우려가 있거나, 전지셀 내압이 임계 압력을 넘어서는 경우 탄성 부재의 작동에 의해 가스 배출이 이루어지는 구조인 바, 탄성 부재가 수축될 수 있을 정도의 내압 증가가 필요한 점에서 벤팅이 쉽게 이루어지지 않을 문제가 있다.
특허문헌 3은 파우치 내부 가스를 배출하기 위한 벤팅 홀이 파우치 케이스에 형성되어 있고, 상기 벤팅 홀을 커버하도록 파우치 케이스에 부착되어 케이스 내부의 가스 압력이 기준 값에 이르는 경우 개방되는 벤팅 커버를 포함하는 전지셀을 개시하나, 벤팅 커버가 작동하는 방법에 대해서 구체적으로 기재하지 않고 있다.
이와 같이, 파우치형 이차전지의 경우, 전지셀 내부에서 발생하는 가스에 의해 내압이 증가하여 폭발이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 신속하게 전지셀 내부의 가스를 배출하는 구성을 포함하고, 내압 증가에 따른 전지셀의 변형을 방지하여 추가적인 단락을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제 2016-0014828 호 대한민국 공개특허공보 제 2015-0061996 호 대한민국 공개특허공보 제 2015-0034498 호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여, 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재 및 파우치형 케이스의 내부 압력 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재를 상기 파우치형 케이스를 관통하도록 포함하는 파우치형 이차전지를 사용하는 경우, 전체적인 파우치형 이차전지의 크기를 증가하지 않으면서 파우치형 전지케이스의 가스를 외부로 배출이 가능하다.
또한, 파우치형 전지셀 내부의 가스로 인해 전지케이스의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 전지셀의 형상 변형에 의해 이웃하는 전지셀 내지 전지 모듈에 대한 추가적인 단락이 일어나는 것을 차단할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는,
양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조의 전극조립체가 파우치형 케이스 내에 수납된 파우치형 이차전지에 있어서,
상기 전극조립체는 일측 또는 양측으로 돌출된 전극 탭들에 전극 리드가 연결된 구조로 이루어지고,
상기 전극 리드는 상기 파우치형 케이스의 외측으로 연장되어 있으며,
상기 파우치형 케이스 일부에는 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구에는 상기 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재, 및 상기 파우치형 케이스의 내부 압력 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재가 배치되는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치형 케이스의 내부 압력이 임계 압력 이상으로 상승하는 경우, 벤팅 부재가 작동하여 빠르고 정확하게 가스를 파우치형 케이스 외부로 배출할 수 있도록, 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재 및 파우치형 케이스의 내압 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재를 포함하고, 상기 벤팅 부재를 파우치형 케이스에 형성된 관통구에 배치하고 있다.
즉, 상기 벤팅 부재는 파우치형 케이스에 부착되도록 위치하고 있는 바, 상기 벤팅 부재를 부착함에 따라 파우치형 케이스의 부피가 증가될 염려가 없어, 전체적인 이차전지의 크기가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 벤팅 부재를 추가함에도 불구하고 전지셀의 용량이 줄어드는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 임계 압력에 도달시 상기 벤팅 부재가 정확하게 작동하는 구조로 이루어지는 바, 내압 증가로 인해 팽창된 단위 전지셀의 형태 변형이 인접하는 전지셀의 작동에 영향을 미치기 전에 단락시킴으로써 연쇄적인 단락이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기존의 파우치형 이차전지의 사용이 가능하고, 종래의 제조 단계에서 파우치의 포밍(forming) 공정시 케이스에 관통구를 형성하고 벤팅 부재를 부착하는 과정을 추가하는 것만으로 간단하고 용이하게 적용이 가능한 장점이 있다.
상기 상단 부재는 상기 상단 부재의 외주변을 기준으로 상기 파우치형 케이스의 외측 방향으로 돌출된 상단 중심부, 및 상기 상단 부재의 외주변과 상기 상단 중심부를 연결하며 복수의 가스 배출용 개구가 형성된 단차부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 단차부는 상단 중심부 방향으로 좁아지는 경사진 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 경사진 단차부에 적어도 2개 이상의 가스 배출용 개구가 형성되는 구조일 수 있다.
상기 하단 부재는, 상기 하단 부재의 외주변을 기준으로 상기 파우치형 케이스의 내측 방향으로 돌출된 하단 중심부, 및 상기 하단 부재의 외주변과 상기 하단 중심부를 연결하는 경사부를 포함하며, 상기 경사부는 상기 하단 중심부 방향으로 좁아지는 경사진 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 정상 상태일 때 상기 하단 부재는 밀폐되어 있으나, 상기 파우치형 케이스의 내부 압력이 기준 이상일 때 상기 하단 중심부의 적어도 일부가 상기 파우치형 케이스 외측 방향으로 돌출되도록 변형되고, 이와 동시에 상기 경사부의 일부가 파단되어 가스 배출용 개구를 형성하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 하단 중심부가 상기 파우치형 케이스의 외측 방향으로 돌출되도록 용이하게 변형될 수 있도록, 상기 하단 부재의 외주변과 상기 경사부 사이에는 노치가 형성되어 있는 제 1 절곡부가 마련되며, 상기 경사부와 상기 하단 중심부 사이에는 노치가 형성되어 있는 제 2 절곡부가 마련되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 형성된 노치 구조로 인하여 파우치형 케이스의 내측 방향으로 돌출된 하단 중심부가 파우치형 케이스의 외측 방향으로 돌출되도록 하단 부재 형상의 반전이 용이하게 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 경사부의 일부가 파단되는 것은 상기 제 1 절곡부 또는 상기 제 2 절곡부 중 적어도 하나가 절취되어 파단되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 제 1 절곡부에서 하단 중심부가 외측으로 돌출되도록 하단 부재의 형상이 반전되고, 상기 제 2 절곡부에 형성된 노치부가 절취되면서 하단 중심부가 분리될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 벤팅 부재는 파우치형 전지케이스에 부착되는 구조일 수 있는 바, 상기 상단 부재의 외주변과 하단 부재의 외주변에는 파우치형 케이스의 내부 접착층과 동일한 소재가 코팅되어 있는 구조일 수 있다.
즉, 상기 상단 부재 및 하단 부재는 상기 코팅에 의해 외주변이 감싸인 상태로 서로 결합되어 있고, 상기 상단 부재의 가스 배출용 개구는 상기 파우치형 케이스에 형성된 관통구를 통과하여 파우치형 케이스의 외측으로 노출되도록 파우치형 케이스에 벤팅 부재가 고정되는 구조일 수 있다.
예를 들어, 상기 상단 부재 및 상기 하단 부재는 동일한 외경을 갖고, 서로 일치하도록 결합된 구조일 수 있다.
상기 벤팅 부재가 파단되어 가스 배출이 빠르고 신속하게 이루어지기 위해서, 상기 하단 중심부가 상기 하단 부재로부터 완전히 분리되는 것이 바람직한 바, 상기 제 1 절곡부 및 상기 제 2 절곡부에는 폐곡선 형태의 노치가 형성될 수 있다.
일반적으로 파우치형 이차전지의 내부에서 가스가 발생하는 경우, 내압이 실링부 쪽으로 집중되는 점을 고려할 때, 상기 벤팅 부재가 신속하게 작동하여 파우치형 전지케이스가 팽창하는 것을 방지하기 위하여 상기 벤팅 부재는 전극 리드가 돌출된 상단 실링부 및/또는 하단 실링부와 인접부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 벤팅 부재의 형성 위치는 특별히 한정되지 않는 바, 파우치형 전지케이스의 상부케이스 또는 하부케이스에 형성될 수 있으며, 상기 벤팅 부재의 개수가 많을수록 가스 배출이 신속하게 이루어질 수 있고 어느 벤팅 부재가 오작동 하더라도 다른 벤팅 부재가 작동하여 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있는 바, 상기 벤팅 부재는 상부케이스 및 하부케이스에 모두 형성될 수 있으며, 상부케이스 및 하부케이스 각각에 복수의 벤팅 부재가 형성될 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.
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, 전지케이스를 관통하도록 벤팅 부재를 포함하고, 상기 벤팅 부재는 전지셀 내부 압력이 임계 압력 이상에 도달하는 경우 파열되는 파단부를 포함하고, 상기 파단부를 통해 전지케이스 내부의 가스 배출이 이루어지는 바, 정상적인 전지셀의 작동 상태에서는 외부 수분 내지 가스의 유입을 방지할 수 있으면서, 전지셀의 내압 증가시에는 신속하고 안정적인 가스 배출이 가능하다.
또한, 상기 벤팅 부재는 전지케이스를 관통하도록 위치하고 있는 바, 전체적인 이차전지의 크기를 변경하지 않으면서, 가스 배출을 통한 안전성을 향상시킬 수 있으며, 전지셀의 팽창에 의한 변형을 방지할 수 있으므로 다른 전지셀 내지 전지모듈에 대한 추가적인 단락이 발생하는 것을 차단할 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 벤팅 부재의 평면도이다.
도 2는 도 1의 벤팅 부재의 사시도이다.
도 3은 도 1의 벤팅 부재의 분해도이다.
도 4는 도 3의 하단 부재가 반전된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 A- A'에 따른 단면의 일부를 나타낸 수직 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 벤팅 부재의 평면도를 모식적으로 도시하고, 도 2는 도 1의 벤팅 부재의 사시도를 모식적으로 도시하고 있으며, 도 3은 도 1의 벤팅 부재의 분해도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 벤팅 부재(100)는 상단 부재(110) 및 하단 부재(120)로 구성되고, 상단 부재(110)는 외주변(113)으로부터 상향 돌출된 상단 중심부(111) 및 외주변(113)과 상단 중심부(111)를 연결하는 단차부(112)를 포함하고, 단차부(112)는 상단 중심부 방향으로 좁아지는 경사진 구조로 이루어지며 복수의 가스 배출용 개구(114)가 형성되어 있다.
하단 부재(120)는 외주변(123)을 기준으로 하향 돌출된 하단 중심부(121) 및 하단 부재의 외주변(123)과 하단 중심부(121)를 연결하는 경사부(122)를 포함하며, 경사부(122)는 하단 중심부(121) 방향으로 좁아지는 구조로 이루어진다.
하단 부재(120)의 외주변(123)과 경사부(122) 사이의 제 1 절곡부에는 노치(125)가 형성되어 있고, 하단 부재의 경사부(122)와 하단 중심부(121) 사이의 제 2 절곡부에는 노치가(124) 형성되어 있다. 노치(124, 125)는 폐곡선 형태로 도시되어 있으나, 제 1 절곡부 또는 제 2 절곡부에 형성된 노치 가운데 적어도 어느 하나는 폐곡선 형태의 노치가 형성되고, 다른 하나의 노치는 부분적으로 끊어진 형태의 노치가 형성될 수 있다.
또는, 제 1 절곡부의 노치의 구조와 상관없이, 제 2 절곡부의 노치는 폐곡선 형태로 이루어질 수 있다.
상단 부재(110) 및 하단 부재(120)는 외주변의 외경이 서로 동일한 바, 서로 완전히 겹쳐지도록 상단 부재의 외주변과 하단 부재의 외주변이 대면한 상태에서 결합된다.
도 4는 도 3의 하단 부재의 형상이 반전되어 경사부(122)가 상향 돌출되고 제 2 절곡부의 노치가 파단되어 하단 중심부(121)가 분리되어 이탈되는 상태의 사시도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 하측으로 돌출된 구조의 경사부(122)는 전지셀 내압의 증가에 의해 상측으로 돌출되도록 반전 되고, 이에 따라 약한 결합력으로 연결된 하단 중심부(121)는 제 2 절곡부의 파단에 의해 상단 부재 방향으로 분리된다. 하단 부재의 상면에는 상단 부재가 위치하는 바, 분리된 하단 중심부(121)는 상단 부재에 의해 이차전지 외부로 완전히 분리되는 것이 차단될 수 있다.
도 5는 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도를 모식적으로 도시하고, 도 6은 도 5의 선 A-A'에 따른 단면의 일부를 모식적으로 도시하고 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 파우치형 이차전지(200)는 상부케이스(201) 및 하부케이스(202)로 이루어지고, 리드 필름(212)에 의해 절연성이 확보된 양극 리드(122)가 전지케이스의 외측으로 돌출되어 있다. 파우치형 이차전지(200)에서 음극 리드(도시하지 않음)는 양극 리드가 돌출된 반대 방향으로 돌출되도록 형성된다.
상부케이스(201)에는 전지셀 내부의 압력이 임계 압력에 도달하는 경우 벤팅이 이루어질 수 있도록 양극 리드(122)가 돌출된 실링부 인접부에 벤팅 부재(220)가 부착되어 있다. 도 5는 2개의 벤팅 부재(220)가 부착된 구조를 도시하고 있으나, 벤팅 부재(220)는 상부케이스(201)의 수직 방향으로 하부케이스(202)와 대응되는 위치에 추가적으로 형성될 수 있으며, 또는, 상부케이스(201)의 다른 부위에도 추가적으로 형성될 수 있다.
벤팅 부재(220)가 배치된 상부케이스(201)에는 관통구가 형성되어 있고, 벤팅 부재(220)의 가스 배출용 개구(223)는 관통구를 통과하여 상부케이스(201) 외측으로 돌출되어 있다.
상단 부재(221) 및 하단 부재(222)는 외주변이 일치하도록 결합되어 있으며, 파우치형 케이스의 내부 접착층과 동일한 소재가 상단 부재(221)의 외주변과 하단 부재(222)의 외주변을 감싸도록 부가되어 있는 바, 상기 내부 접착층과 동일한 소재의 코팅층(225)에 의해 벤팅 부재가 상부케이스(201)의 내측면과 열융착에 의해 결합되어 있다.
파우치형 이차전지(200) 내부에는 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층된 구조의 전극조립체(230)가 수납되어 있고, 전극조립체(230)의 일측으로 돌출된 양극 탭(231)은 양극 리드(211)와 연결되어 있으며, 양극 리드(211)는 리드 필름(212)이 상면 및 하면에 위치한 상태에서 상부케이스(201) 및 하부케이스(202)의 실링부를 관통하여 전지케이스 외측으로 연장되어 있다.
벤팅 부재(220)는 양극 탭(231) 및 양극 리드(211) 결합부의 상부에 배치되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 전지의 내압이 증가하는 경우, 벤팅 부재의 하단 부재의 형상이 외측으로 돌출되도록 반전되면서 하단 중심부가 분리되는 바, 전지 내부의 가스는 분리된 하단 중심부를 통과하여 상단 부재의 가스 배출용 개구를 통해 전지케이스 외부로 배출된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 벤팅 부재
110, 221 : 상단 부재
111 : 상단 중심부
112 : 단차부
113 : 상단 부재의 외주변
114, 223 : 상단 부재의 가스 배출용 개구
120, 222 : 하단 부재
121 : 하단 중심부
122 : 경사부
123 : 하단 부재의 외주변
124, 125 : 노치
200 : 파우치형 이차전지
201 : 상부케이스
202 : 하부케이스
211 : 양극 리드
212 : 리드 필름
220 : 벤팅 부재
225 : 내부 접착층과 동일한 소재의 코팅층
230 : 전극조립체
231 : 양극 탭

Claims (11)

  1. 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층된 구조의 전극조립체가 파우치형 케이스 내에 수납된 파우치형 이차전지에 있어서,
    상기 전극조립체는 일측 또는 양측으로 돌출된 전극 탭들에 전극 리드가 연결된 구조로 이루어지고,
    상기 전극 리드는 상기 파우치형 케이스의 외측으로 연장되어 있으며,
    상기 파우치형 케이스 일부에는 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구에는 상기 파우치형 케이스 외부로 노출되는 가스 배출용 개구가 형성된 상단 부재, 및 상기 파우치형 케이스의 내부 압력 증가시 파열되는 파단부를 포함하는 하단 부재로 이루어진 벤팅 부재가 배치되는 파우치형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 부재는 상기 상단 부재의 외주변을 기준으로 상기 파우치형 케이스의 외측 방향으로 돌출된 상단 중심부, 및 상기 상단 부재의 외주변과 상기 상단 중심부를 연결하며 복수의 가스 배출용 개구가 형성된 단차부를 포함하는 파우치형 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하단 부재는, 상기 하단 부재의 외주변을 기준으로 상기 파우치형 케이스의 내측 방향으로 돌출된 하단 중심부, 및 상기 하단 부재의 외주변과 상기 하단 중심부를 연결하는 경사부를 포함하며,
    정상 상태일 때 상기 하단 부재는 밀폐되어 있으나, 상기 파우치형 케이스의 내부 압력이 기준 이상일 때 상기 하단 중심부의 적어도 일부가 상기 파우치형 케이스 외측 방향으로 돌출되도록 변형되고, 이와 동시에 상기 경사부의 일부가 파단되어 가스 배출용 개구를 형성하는 파우치형 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하단 부재의 외주변과 상기 경사부 사이에는 노치가 형성되어 있는 제 1 절곡부가 마련되며, 상기 경사부와 상기 하단 중심부 사이에는 노치가 형성되어 있는 제 2 절곡부가 마련되는 파우치형 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 경사부의 일부가 파단되는 것은 상기 제 1 절곡부 또는 상기 제 2 절곡부 중 적어도 하나가 절취되어 파단되는 것인 파우치형 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 부재의 외주변과 하단 부재의 외주변에는 파우치형 케이스의 내부 접착층과 동일한 소재가 코팅되어 있는 파우치형 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 부재 및 상기 하단 부재는 동일한 외경을 갖고, 서로 일치하도록 결합하고 있는 파우치형 이차전지.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 절곡부 및 상기 제 2 절곡부에는 폐곡선 형태의 노치가 형성되어 있는 파우치형 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 벤팅 부재는 전극 리드가 돌출된 상단 실링부 및/또는 하단 실링부와 인접부에 위치하는 파우치형 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 벤팅 부재는 상부케이스 및/또는 하부케이스에 형성되는 파우치형 이차전지.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 따른 파우치형 이차전지를 포함하는 전지팩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023075190A1 (ko) * 2021-11-01 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 파우치형 전지셀
WO2023163542A1 (ko) * 2022-02-24 2023-08-31 주식회사 엘지에너지솔루션 차단 플레이트를 포함하는 전지셀 어셈블리, 및 상기 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090027316A (ko) * 2007-09-12 2009-03-17 주식회사 엘지화학 이차전지용 캡 어셈블리
KR20140106328A (ko) * 2013-02-26 2014-09-03 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20150021732A (ko) * 2013-08-21 2015-03-03 주식회사 엘지화학 노치가 형성된 안전 벤트를 포함하는 캡 어셈블리
KR20150034498A (ko) 2013-09-26 2015-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 커버를 구비하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 이차전지
KR20150061996A (ko) 2013-11-28 2015-06-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀, 그리고 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩
KR20160014828A (ko) 2014-07-29 2016-02-12 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 리튬 이차전지의 벤팅 시스템
KR20160121106A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 주식회사 엘지화학 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090027316A (ko) * 2007-09-12 2009-03-17 주식회사 엘지화학 이차전지용 캡 어셈블리
KR20140106328A (ko) * 2013-02-26 2014-09-03 주식회사 엘지화학 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20150021732A (ko) * 2013-08-21 2015-03-03 주식회사 엘지화학 노치가 형성된 안전 벤트를 포함하는 캡 어셈블리
KR20150034498A (ko) 2013-09-26 2015-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 커버를 구비하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 이차전지
KR20150061996A (ko) 2013-11-28 2015-06-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀, 그리고 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩
KR20160014828A (ko) 2014-07-29 2016-02-12 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 리튬 이차전지의 벤팅 시스템
KR20160121106A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 주식회사 엘지화학 원통형 이차전지의 캡 어셈블리 및 이의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023075190A1 (ko) * 2021-11-01 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 파우치형 전지셀
WO2023163542A1 (ko) * 2022-02-24 2023-08-31 주식회사 엘지에너지솔루션 차단 플레이트를 포함하는 전지셀 어셈블리, 및 상기 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩

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