KR20190042215A - Secondary Battery Pouch-Type Case Having Gas Discharge Port - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a secondary battery pouch-type battery case which stores an electrode assembly and is sealed by heat fusion. The battery case comprises: an upper case and a lower case which have at least one electrode assembly storage unit formed therein; a sealing unit formed on an outer periphery of the electrode assembly storage unit; and a venting unit located on an adjacent unit inside the sealing unit of the battery case. The venting unit is configured with a structure including an exhaust unit connected to the inside and the outside of the battery case and a cover unit covering an outside surface of the exhaust unit.

Description

가스 배출구를 포함하는 이차전지용 파우치형 케이스 {Secondary Battery Pouch-Type Case Having Gas Discharge Port}(Secondary Battery Pouch-Type Case Having Gas Discharge Port)

본 발명은 가스 배출구를 포함하는 이차전지용 파우치형 케이스에 대한 것으로서, 구체적으로, 전극조립체를 수납하는 파우치형 전지케이스에서 상기 전지케이스의 실링부 내측 인접부에 벤팅부가 위치하고, 상기 벤팅부는 상기 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조로 이루어진 이차전지용 파우치형 케이스에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type case for a secondary battery including a gas outlet, and more particularly, to a pouch-shaped battery case for housing an electrode assembly, in which a venting part is located in an inner portion adjacent to a sealing part of the battery case, And a lid portion covering the outer side surface of the exhaust portion.

충방전이 가능한 이차전지는 기존의 가솔린 및 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등을 포함한 고출력 대용량이 요구되는 운송 수단의 동력원으로서 주목 받고 있다.The rechargeable secondary battery is a high-capacity high-capacity battery including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (Plug-In HEV), which are proposed alternatives to conventional gasoline and diesel vehicles. Is attracting attention as a power source of the transportation means required.

이차전지는 형상에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형이 많은 관심을 모으고 있다. 파우치형 전지셀은 전지케이스가 라미네이트 시트로 이루어진 전지셀을 의미하며, 상기 전지케이스 내부에 전극조립체가 내장되는 구조이다.The secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, and a pouch type according to the shape. Among them, a pouch type which can be stacked with a high degree of integration, has a high energy density per weight, and is inexpensive and easy to deform is attracting much attention. The pouch-shaped battery cell means a battery cell having a battery case made of a laminate sheet, and an electrode assembly is built in the battery case.

일반적으로 외피가 유연한 파우치형 전지의 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전, 고온, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.In general, one of the main tasks of pouch-type batteries with a flexible shell is to improve safety. Lithium secondary batteries cause explosion of the battery due to high temperature and high pressure inside the battery, which can be caused by an abnormal condition of the battery, such as internal short circuit, overcharging exceeding the allowable current and voltage, high temperature, falling, .

또한, 파우치형 전지의 사용 과정에서 발생한 다량의 가스에 의해 전지의 내압이 일정 수준 이상 증가함에 따라 실링부위가 벤팅(venting)되는 문제가 생긴다.Also, as the internal pressure of the battery increases by a certain amount or more due to a large amount of gas generated during the use of the pouch-shaped battery, the sealing part is vented.

전지의 내압 상승에 의해 파우치형 전지의 실링 부위가 벤팅되는 것을 방지하는 등 안전성을 향상시키기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.Various attempts have been made to improve safety by preventing the sealing portion of the pouch-shaped battery from being bent due to an increase in internal pressure of the battery.

특허문헌 1은 전극 탭에 안전필름을 형성함으로써 전지 내부의 온도나 압력이 상승했을 때 안전필름이 용융되어 케이스의 밀봉이 신속히 해제되도록 하는 구조의 이차전지를 개시하고 있다Patent Document 1 discloses a secondary battery having a structure in which a safety film is formed on an electrode tab so that when the temperature or pressure inside the battery rises, the safety film is melted and the sealing of the case is quickly released

그러나, 상기 특허문헌 1의 이차전지는 전지의 폭발 내지 발화를 방지할 수 있으나, 전지의 재사용이 불가능한 점이 문제이다.However, the secondary battery of Patent Document 1 can prevent explosion or ignition of the battery, but it is a problem that the battery can not be reused.

특허문헌 2는 파우치 외측으로 가스를 배출시키도록 통로를 개폐 조절할 수 있는 벤팅장치를 포함하는 벤팅 시스템을 개시하고 있다. 상기 특허문헌 2는 이차전지 내부의 가스를 배출하면서 계속적인 전지의 사용이 가능하나, 상기 특허문헌 2의 벤팅장치는 몸체부, 마개부재 및 탄성부재를 포함하는 가스 배출 조절부로 이루어진 것으로서, 가스 벤팅을 위하여 추가적인 복잡한 부재를 필요로 하는 점이 단점이다.Patent Document 2 discloses a venting system including a venting device capable of opening and closing a passage so as to discharge gas to the outside of the pouch. Patent Document 2 discloses that the battery can be continuously used while discharging the gas inside the secondary battery. However, the venting device of Patent Document 2 is made up of a gas discharge adjusting portion including a body portion, a stopper member and an elastic member, Which requires an additional complicated member for the user.

특허문헌 3은 실링부 내부에 미융착 영역으로서 전지 내부에서 발생한 가스를 수용하는 가스 포켓이 형성된 이차전지를 개시하나, 상기 가스 포켓은 실링부 내부에 위치하기 때문에 전지 내부에서 발생한 가스를 외측으로 완전히 내보내지 못하는 문제가 있다.Patent Document 3 discloses a secondary battery in which a gas pocket accommodating a gas generated inside the battery is formed as an unfused region in a sealing portion. Since the gas pocket is located inside the sealing portion, the gas generated inside the battery is completely There is a problem that can not be exported.

따라서, 종래에 사용하던 파우치형 전지를 그대로 사용하고, 파우치형 전지의 외관에 변형을 주지 않으면서, 전지의 사용 중에 발생하는 가스를 전지 외부로 배출하여 지속적으로 전지를 사용할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a need for a technology that allows the battery to be continuously used by discharging the gas generated during use of the battery to the outside of the battery without using the conventional pouch-type battery as it is and without distorting the appearance of the pouch- Is high.

한국 공개특허공보 제 2012-0103206 호Korean Patent Publication No. 2012-0103206 한국 공개특허공보 제 2016-0014828 호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0014828 한국 공개특허공보 제 2017-0043926 호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2017-0043926

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여, 파우치형 전지케이스의 내측에서 외측으로 가스를 지속적으로 배출할 수 있고, 가스 배출 이전, 이후에도 전지를 계속적으로 사용할 수 있으며, 지속적으로 가스가 배출되지만 외부의 수분 등이 내부로 유입되지 않을 수 있는 개선된 파우치형 케이스를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art and to solve the technical problems required from the past, and it is an object of the present invention to continuously discharge gas from the inside to the outside of the pouch- And it is an object of the present invention to provide an improved pouch-type case in which gas is continuously discharged but external moisture and the like may not flow into the interior.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 케이스는, 전극조립체를 수납하고 열융착 실링되는 이차전지용 파우치형 전지케이스로서, 상기 전지케이스는 적어도 하나에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고, 상기 전극조립체 수납부의 외주변에는 실링부가 형성되어 있고, 상기 전지케이스의 실링부 내측 인접부에는 벤팅부가 위치하며, 상기 벤팅부는 상기 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pouch-type battery case for an electrode assembly for a secondary battery, the electrode case having an electrode assembly storing part formed on at least one of the upper case and the lower case, And a venting part is disposed on an inner side adjacent to a sealing part of the battery case, and the venting part is provided with an exhaust part communicating with the inside and the outside of the battery case, And a lid part covering the outer surface of the exhaust part.

상기 상부 케이스 및 하부 케이스 중 적어도 어느 하나에는 전극조립체를 수납할 수 있는 오목부가 형성될 수 있으며, 상기 오목부에 전극조립체를 수납한 후 상기 상부 케이스 및 하부 케이스의 외주변은 서로 대면하도록 위치한 상태에서 열융착되어 밀봉될 수 있다.The upper case and the lower case may be formed with recesses capable of accommodating the electrode assembly, and the outer periphery of the upper case and the lower case may be positioned to face each other after the electrode assembly is housed in the recess. And can be sealed.

파우치형 전지는 비정상적인 사용 상태 뿐만 아니라, 정상적인 사용 과정에서도 전극 활물질과 전해액과의 반응 등에 의해 이산화탄소를 포함한 가스가 발생한다. 이와 같은 가스로 인하여 전지 내부의 압력이 증가하는 경우, 열융착 밀봉된 전지케이스의 외주변에서 벤팅이 일어나며, 높은 내압으로 인해서는 전지의 폭발을 야기할 수 있다.In a pouch-type battery, not only an abnormal use state but also a gas including carbon dioxide is generated by a reaction between an electrode active material and an electrolyte even in a normal use process. When the pressure inside the cell increases due to such a gas, venting occurs at the outer periphery of the heat sealed cell case, and the explosion of the battery may occur due to the high pressure resistance.

본 발명의 경우, 상기 전극조립체 수납부의 외주변에는 실링부가 형성되어 있고, 상기 실링부와 전극조립체 사이에 이격 공간에 벤팅부가 형성될 수 있으며, 상기 벤팅부는 상기 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조로 이루어지는 바, 상기 덮개부는 스웰링 현상 발생 시 일측면이 개방되어 덮개부가 벌어지면서 배기부를 통해 내부 가스를 배출하는 구조일 수 있다.According to the present invention, a sealing portion is formed on the outer periphery of the electrode assembly receiving portion, a venting portion may be formed in the spacing space between the sealing portion and the electrode assembly, and the venting portion may communicate the inside and the outside of the battery case And the lid part covers the outer side surface of the exhaust part. The lid part may be configured such that one side is opened when the swelling phenomenon occurs, and the lid part is opened and the internal gas is discharged through the exhaust part.

본 발명에 따른 파우치형 전지케이스의 경우, 상기 전극조립체 수납부의 외주변에는 상부케이스 및 하부케이스가 열융착된 실링부가 형성되어 있으며, 상기 실링부의 인접부에는 벤팅부가 위치하여 전지 내부에서 발생한 가스를 전지 외측으로 배출할 수 있다.In the case of the pouch-type battery case according to the present invention, a sealing part formed by thermally welding the upper case and the lower case is formed on the outer periphery of the electrode assembly receiving part, and the venting part is positioned in the vicinity of the sealing part, Can be discharged to the outside of the battery.

상기 벤팅부의 위치는 실링부의 인접부로 특별히 한정되지 않으며, 전극조립체의 상면과 하면 및 전극조립체의 측면과 대면하는 전지케이스에 형성될 수 있다.The position of the venting portion is not particularly limited to the vicinity of the sealing portion, and may be formed in the battery case facing the upper and lower surfaces of the electrode assembly and the side surfaces of the electrode assembly.

그러나, 일반적으로, 전극 탭 및 전극 리드 연결부는 전지의 비정상적인 작동으로 인해 과전류가 흐르는 경우, 특히 전류가 집중되는 부분으로서 발열이 심하게 일어나는 부분이다. 따라서, 고온 발열 현상이 쉽게 발생할 수 있는 상기 전극 탭 및 전극 리드 연결부에서 가스 발생량이 특히 많을 수 있으며, 전극 탭 및 전극 리드 연결부는 전극조립체 수납부 가운데 사공간이 생기는 부분이므로 해당 부분에 가스가 집중될 수 있다. 따라서, 전지 내부의 가스를 빠르게 배출하기 위한 목적을 고려할 때, 상기 벤팅부는 상기 전극 탭 및 전극 리드 연결부가 위치하는 외주변 인접부에 형성되는 것이 바람직하다.However, in general, the electrode tab and the electrode lead connecting portion are portions where an overcurrent flows due to an abnormal operation of the battery, in particular, a portion where current is concentrated, and heat is severely generated. Therefore, the amount of generated gas may be particularly large in the electrode tab and the electrode lead connecting portion where a high-temperature exothermic phenomenon can easily occur. Since the electrode tab and the electrode lead connecting portion are portions where a gap is formed in the electrode assembly receiving portion, . Therefore, it is preferable that the venting portion is formed in the vicinity of the outer periphery where the electrode tab and the electrode lead connecting portion are located, considering the purpose of rapidly discharging the gas inside the battery.

또한, 상기 벤팅부는 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 구조의 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조라면, 그 크기를 특별히 한정할 필요가 없는 바, 상기 벤팅부의 길이는 전지케이스의 외주변의 길이와 상응하는 길이로 이루어질 수 있고, 상기 벤팅부의 개수는 전지케이스의 크기 및 벤팅부의 위치 등을 고려하여 크기가 작은 벤팅부를 복수개로 배치하거나, 또는 크기가 큰 벤팅부를 일측 외주변에 1개씩 배치할 수 있다.The size of the venting portion is not particularly limited as long as the venting portion includes a vent portion having a structure communicating the inside and the outside of the battery case and a cover portion covering the outer side surface of the vent portion. The ventilation part may be formed in a plurality of ventilation parts having a small size in consideration of the size of the battery case and the position of the ventilation part, One can be placed around.

이와 같이, 벤팅부의 위치, 크기, 개수 및 형태를 적절히 선택함으로써, 전지케이스의 내부에서 발생한 가스로 인해, 상기 전지케이스 내부의 압력이 증가할 경우, 상기 벤팅부로 압력이 집중되어, 보다 용이하게 상기 가스를 배출시킬 수 있으며, 이에 따라, 과도한 형태 변형에 따른 전기적 단락 내지 폭발을 방지함으로써, 파우치형 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.When the pressure inside the battery case increases due to the gas generated in the battery case by appropriately selecting the position, the size, the number and the shape of the venting portion, the pressure is concentrated to the venting portion, Gas can be discharged, thereby preventing electrical short-circuiting or explosion due to excessive deformation, so that the safety of the pouch-shaped battery can be improved.

상기 배기부는 기체분자는 투과 가능하나 전해액은 투과가 불가능하게 형성되는 것이 바람직한 바, 상기 배기부는 기체분리막으로 이루어질 수 있다.In the exhaust unit, it is preferable that the gas molecules are permeable but the electrolyte is not permeable. The exhaust unit may be a gas separation membrane.

상기 기체분리막은 다수 개의 통공들을 갖는 다공성 물질로 제조될 수 있는 바, 예를 들어, 상기 기체분리막은 제올라이트(zeolite)를 함유한 재질이거나, 고분자 멤브레인 구조로 이루어질 수 있다.The gas separation membrane may be made of a porous material having a plurality of through holes. For example, the gas separation membrane may be made of a material containing zeolite or a polymer membrane structure.

또한, 상기 배기부는 전지케이스의 내측과 외측을 연통하고, 전체적인 전지의 크기 및 형상의 변형을 유발하지 않는 구조로 이루어지는 것이 바람직한 바, 예를 들어, 배기부는 상기 전지케이스에 천공된 관통구에 형성될 수 있다. 또한 기체분리막이 강도가 주변의 파우치형 케이스보다 약할 경우 상기 관통구의 외주면에 지지부를 설치하고 여기에 기체분리막을 장착하는 것이 바람직하다.It is preferable that the exhaust part has a structure in which the inside and the outside of the battery case communicate with each other and does not cause the deformation of the overall size and shape of the battery. For example, the exhaust part may be formed in a through- . If the gas separation membrane is weaker in strength than the surrounding pouch type case, it is preferable that a support portion is provided on the outer peripheral surface of the through-hole and the gas separation membrane is mounted thereon.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스에서 실링부와 전극조립체 사이에 적어도 하나 이상의 관통구가 천공되며, 상기 배기부는 상기 관통구를 덮도록 관통구의 상부 및/또는 하부에 접합되어 형성될 수 있다.In one specific example, at least one through-hole is drilled between the sealing portion and the electrode assembly in the battery case, and the exhaust portion may be formed to be joined to the upper and / or lower portions of the through-hole so as to cover the through-hole.

상기 배기부는 초음파 융착에 의해 전지케이스의 내측에 접합되거나, 전지케이스의 외측에 접합될 수 있다.The exhaust part may be bonded to the inside of the battery case by ultrasonic welding or may be bonded to the outside of the battery case.

한편, 관통구의 면적이 배기부에 비해 작은 크기로 형성된 구조일 수 있는 바, 예를 들어, 평면상으로 관통구의 면적은 배기부 면적의 90% 내지 100%의 크기일 수 있다.On the other hand, the through hole may have a smaller area than the exhaust part. For example, the area of the through hole may be 90% to 100% of the exhaust area.

상기 관통구의 면적이 배기부 면적을 기준으로 90%보다 작은 경우에는 배기부의 실링 면적이 커져 전지케이스의 두께가 불필요하게 두꺼워지는 문제가 있고, 100% 보다 큰 경우에는 배기부가 관통구의 상부 및/또는 하부에 고정되기 어려우므로 바람직하지 않다.When the area of the through-hole is smaller than 90% based on the area of the exhaust part, there is a problem that the sealing area of the exhaust part becomes large and the thickness of the battery case becomes unnecessarily large. When the area is larger than 100% So that it is difficult to be fixed to the lower part.

상기 배기부의 외측에는 덮개부가 구비될 수 있다. A lid part may be provided on the outer side of the exhaust part.

상기 덮개부의 일측은 상기 배기부의 외측 인접부에 접합되며, 보통 상태에서는 상기 배기부를 덮고, 상기 파우치형 케이스 내부 압력이 증가하는 경우 상기 일측을 제외한 나머지 부분이 개방될 수 있다.One side of the lid part is joined to the outer adjacent part of the exhaust part, covers the exhaust part in a normal state, and the remaining part except the one side can be opened when the pressure inside the pouch type case increases.

하나의 구체적인 예에서, 상기 덮개부는 접합되는 부분의 넓이 내지 접합 강도를 조절함으로써 일측의 결합을 강하게 형성하고 나머지 부분의 결합을 약하게 형성할 수 있다.In one specific example, the lid portion can strongly form one side and weakly form the other side by adjusting the width or bonding strength of the portion to be bonded.

상기 파우치형 전지케이스의 내부에서 발생하는 가스에 의해 내압이 증가하는 경우, 파우치형 전지케이스가 팽창되며 변형되는 바, 상기 덮개부에서 약한 결합을 형성한 부분은 전지케이스의 팽창에 의해 상기 배기부의 외측 인접부로부터 분리된다. 따라서, 상기 덮개부에 의해 외측면이 가려졌던 배기부가 개방되는 바, 전지케이스의 내측과 외측이 연통하는 구조가 되어, 상기 전지케이스 내부에 존재하는 가스는 상기 배기부를 통해 전지 외측으로 배출된다.When the internal pressure of the pouch-shaped battery case increases due to the gas generated in the pouch-shaped battery case, the pouch-shaped battery case is expanded and deformed, and a portion where the weak connection is formed in the lid- And is separated from the outer adjacent portion. Accordingly, the exhaust portion having the outer surface covered by the cover portion is opened, and the inside and the outside of the battery case are communicated with each other, so that gas existing in the battery case is discharged to the outside of the battery through the exhaust portion.

상기 덮개부의 접합은 레이져, 초음파, 열융착에 의해 이루어질 수 있다.The lid portion may be bonded by laser, ultrasonic, or heat welding.

하나의 구체적인 예에서, 상기 덮개부의 구조는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 제 1 폴리머층, 금속층 및 제 2 폴리머층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the structure of the lid portion is not particularly limited, but may be, for example, a structure including a first polymer layer, a metal layer and a second polymer layer.

구체적으로, 상기 덮개부와 전지케이스의 결합을 용이하게 수행하고, 추가 과정을 채용하지 않고 일반적인 전지셀의 제조 과정을 이용하여 제조하는 것이 바람직한 바, 상기 제 1 폴리머층은 절연성을 갖고, 상기 금속층은 덮개부의 강도 유지의 기능을 하며, 상기 제 2 폴리머층은 열융착에 의해 전지케이스와 용이한 결합이 이루어지는 구조일 수 있다.Specifically, it is preferable that the lid part and the battery case are easily coupled to each other, and that the first polymer layer is manufactured using a general battery cell manufacturing process without employing an additional process. The first polymer layer has insulation property, The second polymer layer may have a function of maintaining the strength of the lid part, and the second polymer layer may have a structure in which the battery case is easily coupled by heat fusion.

예를 들어, 상기 덮개부로서 본 발명의 전지케이스와 동일한 소재를 사용하는 경우, 상기의 조건들을 만족할 수 있으며, 추가적인 부재를 필요로 하지 않기 때문에 제조 비용면에서도 합리적인 선택이 될 수 있다.For example, when the same material as that of the battery case of the present invention is used as the lid part, the above conditions can be satisfied, and since no additional member is required, the manufacturing cost can be a reasonable choice.

다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 덮개부는 전지케이스와 용접에 의해 결합될 수 있는 바, 상기 덮개부는 금속 포일을 포함하는 구조로 이루어 질 수 있다.In another specific example, the lid portion may be welded to the battery case, and the lid portion may have a structure including a metal foil.

한편, 상기 배기부는 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 구조로 이루어지는 것을 제외하고는, 그 형태가 특별히 한정되지 않는 바, 예를 들어, 평면상 원형, 사각형 및 다각형으로 이루어질 수 있으며, 그 크기 내지 위치도 특별히 한정되지 않는다.On the other hand, the shape of the exhaust part is not particularly limited, except that it has a structure in which the inside and the outside of the battery case are communicated with each other. For example, the shape may be circular, square and polygonal, The position is not particularly limited.

또한, 상기 벤팅부는 전지케이스의 상부케이스 상에 형성될 수 있으며, 또는 하부케이스 상에 형성될 수 있고, 상부케이스와 하부케이스 상에 각각 형성될 수 있다.Further, the venting part may be formed on the upper case of the battery case, or may be formed on the lower case, and may be formed on the upper case and the lower case, respectively.

본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀, 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a pouch-shaped battery cell including the pouch-shaped battery case, and a battery pack including the pouch-shaped battery cell.

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.Specifically, the battery pack may be used as a power source for devices requiring high-temperature safety, long cycle characteristics, and high rate characteristics. Examples of such devices include a mobile device, a wearable device A power tool powered by an electric motor; 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 an energy storage system, but the present invention is not limited thereto.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부의 외주변에 형성되는 실링부의 내측 인접부에 벤팅부가 위치하고, 상기 벤팅부는 상기 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조로 이루어지는 바, 상기 덮개부로 인하여 전지의 정상적인 작동 상태에서는 상기 배기부를 통해 외부 물질이 전지 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the pouch-type battery case according to the present invention, the venting portion is located on the inner adjacent portion of the sealing portion formed on the outer periphery of the electrode assembly receiving portion, and the venting portion is provided with a discharge portion And a lid part covering the outer surface of the exhaust part. The lid part prevents the foreign material from flowing into the battery through the exhaust part in a normal operation state of the battery.

또한, 전지 내부의 가스 발생에 의해 전지케이스가 팽창하는 경우에, 상기 배기부 인접부에 접합된 상기 덮개부의 일부가 분리되면서 상기 배기부가 개방되는 바, 전지 내부에서 발생한 가스를 상기 배기부를 통해 효과적으로 배출할 수 있다. 따라서, 전지셀 팽창에 따른 폭발 내지 발화를 방지할 수 있는 바, 안전성이 향상된 파우치형 전지셀을 제공할 수 있다. 또한 이상 상태에서 가스가 벤팅부를 통해서 외부로 방출되더라도 전지의 계속적인 사용이 가능하다는 장점이 있다.In addition, when the battery case expands due to the generation of gas inside the battery, a part of the lid part joined to the exhaust part adjoining part is separated and the exhaust part is opened, so that the gas generated inside the battery can be effectively exhausted through the exhaust part Can be discharged. Therefore, explosion or ignition due to battery cell expansion can be prevented, and a pouch-shaped battery cell with improved safety can be provided. Further, there is an advantage that the battery can be continuously used even if the gas is discharged to the outside through the venting portion in an abnormal state.

도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지의 평면도이다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지 일부의 수직 단면도이다.
도 3은 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지 일부의 수직 단면도이다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 파우치형 케이스 일부의 수직 단면도이다.
도 5는 도 4의 상부케이스의 덮개부가 가스 압력에 의해 개방되는 상태를 나타내는 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 6은 또다른 실시예에 따른 파우치형 케이스 일부의 수직 단면도이다.
도 7은 도 6의 상부케이스의 덮개부가 가스 압력에 의해 개방되는 상태를 나타내는 수직 단면도이다.
1 is a plan view of a pouch type battery according to one embodiment.
2 is a vertical cross-sectional view of a portion of a pouch-shaped battery according to one embodiment.
3 is a vertical cross-sectional view of a portion of a pouch-shaped battery according to another embodiment.
4 is a vertical sectional view of a part of a pouch-shaped case according to one embodiment.
Fig. 5 schematically shows a vertical sectional view showing a state in which the lid of the upper case of Fig. 4 is opened by the gas pressure.
6 is a vertical sectional view of a part of a pouch-shaped case according to another embodiment.
7 is a vertical sectional view showing a state in which the lid of the upper case of Fig. 6 is opened by the gas pressure.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

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.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, it includes not only a case where it is directly connected but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다. 1 schematically shows a plan view of a pouch type battery according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 파우치형 전지(100)는 서로 다른 방향으로 돌출된 양극 탭(101) 및 음극 탭(103)이 부착된 전극조립체(120)를 수납하기 위한 오목부(111)가 형성된 전지케이스를 포함하고, 양극 탭(101)과 연결된 양극 리드(102) 및 음극 탭(103)과 연결된 음극 리드(104)는 전지케이스의 외측으로 연장되어 있다. 전극 탭 및 리드가 동일 방향 또는 다른 방향으로 돌출될 수 있다는 것은 통상의 기술자에게 지극히 자명한 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.1, a pouch-type battery 100 includes a battery 100 having a positive electrode tab 101 protruded in different directions, and a recess 111 formed therein for receiving the electrode assembly 120 having the negative electrode tab 103 attached thereto. And the negative electrode lead 104 connected to the positive electrode lead 102 and the negative electrode tab 103 connected to the positive electrode tab 101 extends to the outside of the battery case. It is obvious to a person skilled in the art that the electrode tab and the lead can protrude in the same direction or in different directions, and a detailed description thereof will be omitted.

전지케이스는 평면상 좌측 실링부(131), 우측 실링부(132), 상부 실링부(133) 및 하부 실링부(134)가 형성되고, 상기 상부 실링부(133)와 전극조립체(120)사이 및 하부 실링부(134)와 전극조립체(120) 사이에 벤팅부(140)가 형성되어 있는 바, 벤팅부(140)들은 서로 이격되도록 배치되어 있다. 그러나, 벤팅부(140)들은 더 많은 개수의 벤팅부가 위치할 수 있으며, 벤팅부의 크기 및 이격 간격은 선택적으로 적용이 가능하다.The battery case has a planar left sealing portion 131, a right sealing portion 132, an upper sealing portion 133 and a lower sealing portion 134 formed thereon, and the upper sealing portion 133 and the electrode assembly 120 And a venting part 140 is formed between the lower sealing part 134 and the electrode assembly 120. The venting parts 140 are disposed to be spaced apart from each other. However, the venting portions 140 may have a larger number of venting portions, and the size and spacing of venting portions may be selectively applied.

전극 탭(101, 103) 및 전극 리드(102, 104)가 연결되는 부분에서 발열이 가장 심하게 일어나면서 가스 발생량이 많고, 해당 부분으로 가스가 집중되는 점을 고려할 때, 상기 벤팅부(140)는 전극 탭 및 전극 리드 결합부의 상면과 대응되는 상부케이스 상에 형성되거나 및/또는 전극 탭 및 전극 리드 결합부의 하면과 대응되는 하부케이스 상에 형성되는 것이 바람직하다.Considering that the heat is most severely generated at the portion where the electrode tabs 101 and 103 and the electrode leads 102 and 104 are connected and the amount of gas is large and the gas is concentrated at the corresponding portion, The electrode tab may be formed on the upper case corresponding to the upper surface of the electrode tab and the electrode lead coupling portion and / or on the lower case corresponding to the lower surface of the electrode tab and the electrode lead coupling portion.

그러나, 도 1과 달리, 벤팅부는 좌측 실링부(131) 및 우측 실링부(132) 가운데 적어도 어느 한쪽 실링부의 인접부에 형성될 수 있으며, 또는 모든 실링부들의 인접부에 배치될 수 있음은 물론이다.However, unlike FIG. 1, the venting portion may be formed in the vicinity of at least one sealing portion of the left sealing portion 131 and the right sealing portion 132, or may be disposed in the vicinity of all the sealing portions, to be.

도 2는 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지 일부의 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있으며, 도 3은 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 일부의 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.FIG. 2 schematically shows a vertical cross-sectional view of a part of a pouch-shaped battery according to an embodiment, and FIG. 3 schematically shows a vertical cross-sectional view of a part of a pouch-shaped battery according to another embodiment.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상부 케이스(110a) 및 하부 케이스(110b) 로 이루어지는 전지케이스(110) 내부에는 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체(120)가 수납되어 있고, 상부 케이스(110a) 및 하부 케이스(110b)는 외주변이 열융착에 의해 밀봉되어 실링부(130)를 형성하고 있다.2 and 3, an electrode assembly 120 having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode is housed in a battery case 110 composed of an upper case 110a and a lower case 110b, The upper case 110a and the lower case 110b are sealed by heat fusion to form a sealing part 130. As shown in FIG.

벤팅부(140)는 전극조립체 수납부의 측벽 상에 위치하는 바, 도 1에 도시한 바와 같이 전극 리드가 돌출된 방향의 실링부(133, 134) 인접부에 형성될 수 있고, 또는 전극 리드가 돌출되지 않은 방향의 실링부(131, 132) 인접부에 형성될 수 있다.The venting part 140 is located on the side wall of the electrode assembly receiving part and may be formed in the vicinity of the sealing parts 133 and 134 in the direction in which the electrode lead protrudes as shown in FIG. May be formed in the vicinity of the sealing portions 131 and 132 in the direction in which they are not projected.

상기 벤팅부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(110a)에만 형성될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 케이스(110a) 및 하부 케이스(110b)에 각각 형성될 수 있다. 2, the venting part 140 may be formed only in the upper case 110a and may be formed in the upper case 110a and the lower case 110b, respectively, as shown in FIG. 3 .

도 4는 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스(200)의 수직 단면도를 도시하고, 도 5는 도 4의 상부케이스(210)의 덮개부(232)가 가스 압력에 의해 개방되는 상태를 나타내는 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.4 is a vertical cross-sectional view of a pouch-shaped battery case 200 according to one embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which the lid portion 232 of the upper case 210 of FIG. And a vertical cross-sectional view schematically.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전지케이스(200)는 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)로 이루어지고, 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)는 서로 동일한 구조로 이루어지는 바, 구체적으로, 외측으로부터 내측 방향으로 외부 피복층(201), 금속 배리어층(202) 및 내부 접착층(203)이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 외부 피복층(201)과 상기 금속 배리어층(202) 사이 및 상기 금속 배리어층(202)과 상기 내부 접착층(203) 사이에는 서로 간의 접착력을 향상시키기 위한 접착층(204)이 개재되어 있다.4 and 5, the battery case 200 includes an upper case 210 and a lower case 220, and the upper case 210 and the lower case 220 have the same structure, An outer coating layer 201, a metal barrier layer 202 and an inner adhesive layer 203 are sequentially stacked from the outside to the inside and between the outer covering layer 201 and the metal barrier layer 202, Between the barrier layer 202 and the internal adhesive layer 203, an adhesive layer 204 for improving the adhesion between the barrier layer 202 and the internal adhesive layer 203 is interposed.

상부 케이스(210)에는 실링부와 전극조립체 사이에 상부 케이스의 외측과 내측을 관통하도록 관통부(240)가 형성되고 상부케이스(210)의 내부 접착층(203)에는 관통부(240)를 덮도록 배기부(232)가 형성되며, 상부 케이스(210)의 외부 피복층(201)에는 덮개부(231)가 형성되어 있다.The upper case 210 is provided with a penetration part 240 to penetrate the outer side and the inner side of the upper case between the sealing part and the electrode assembly and the penetration part 240 is formed in the inner adhesive layer 203 of the upper case 210 And an outer cover layer 201 of the upper case 210 is formed with a lid part 231. [

배기부(232)는 다수 개의 통공들을 갖는 다공성 물질로 이루어진 기체분리막일 수 있는 바, 예를 들어, 제올라이트(zeolite)를 함유한 재질이거나, 고분자 멤브레인 구조로 이루어질 수 있다.The exhaust part 232 may be a gas separation membrane made of a porous material having a plurality of through holes, for example, a material containing zeolite or a polymer membrane structure.

상기 덮개부(231)는 제 1 폴리머층, 금속층 및 제 2 폴리머층을 포함하는 구조일 수 있으며, 또는 금속 포일을 포함하는 구조일 수 있다.The lid portion 231 may be a structure including a first polymer layer, a metal layer, and a second polymer layer, or may be a structure including a metal foil.

또한, 상기 덮개부(231)는 레이져, 초음파, 열융착에 의해 상부 케이스(210)의 외부 피복층(201)에 접합 될 수 있다. The lid part 231 may be bonded to the outer covering layer 201 of the upper case 210 by laser, ultrasonic, or thermal fusion.

이때, 상기 접합 조건을 조절하여 덮개부(231)의 일측면을 약하게 접합하여 전지케이스(200)의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 상부 케이스(210)의 내측에서 화살표 방향으로 압력이 인가되어, 도 5에 도시한 바와 같이 덮개부(231)가 개방되는 바, 상기 배기부(232)를 통해 가스가 배출된다.At this time, when the gas is generated due to the decomposition of the electrolyte inside the battery case 200 by weakly bonding one side of the lid part 231 by adjusting the bonding conditions, As shown in Fig. 5, the lid part 231 is opened, and the gas is exhausted through the exhaust part 232. As shown in Fig.

도 6은 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스(300)의 수직 단면도를 도시하고, 도 7는 도 6의 상부 케이스(310)의 덮개부(332)가 가스 압력에 의해 개방되는 상태를 나타내는 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.6 is a vertical cross-sectional view of a pouch-shaped battery case 300 according to one embodiment, and Fig. 7 is a sectional view showing a state in which the lid portion 332 of the upper case 310 of Fig. 6 is opened by the gas pressure And a vertical cross-sectional view schematically.

도 6을 참조하면, 상부케이스(310)에는 상부 케이스(310)의 외측과 내측을 관통하도록 관통부(도면 미도시)가 형성되고 관통부의 내부 중공에는 배기부(332)가 형성되며, 상기 배기부(332)의 외측에는 덮개부(331)가 형성된다. 6, the upper case 310 is formed with a penetrating portion (not shown) so as to penetrate the outer side and the inner side of the upper case 310 and the ventilating portion 332 is formed in the inner hollow of the penetrating portion, A lid portion 331 is formed on the outer side of the base portion 332.

상기 덮개부(331)는 제 1 폴리머층, 금속층 및 제 2 폴리머층을 포함하는 구조일 수 있으며, 또는 금속 포일을 포함하는 구조일 수 있다.The lid portion 331 may be a structure including a first polymer layer, a metal layer, and a second polymer layer, or may be a structure including a metal foil.

또한, 상기 덮개부는 레이져, 초음파, 열융착에 의해 배기부(332)의 외측에 접합 될 수 있다. In addition, the lid part may be bonded to the outside of the exhaust part 332 by laser, ultrasonic, or thermal fusion.

이때, 상기 접합 조건을 조절하여 덮개부(331)의 일측면을 약하게 접합하여 전지케이스(300)의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 상부 케이스(100)의 내측에서 화살표 방향으로 압력이 인가되어, 도 7에 도시한 바와 같이 덮개부(331)가 개방되어 가스를 배출한다. At this time, when the gas is generated due to the decomposition of the electrolyte inside the battery case 300 by weakly bonding one side of the lid part 331 by adjusting the bonding condition, So that the lid portion 331 is opened to discharge the gas as shown in Fig.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 파우치형 전지
101 : 양극 탭
102 : 양극 리드
103 : 음극 탭
104 : 음극 리드
110 : 전지케이스
111 : 전극조립체 수납용 오목부
120 : 전극조립체
131 : 좌측 실링부
132 : 우측 실링부
133 : 상부 실링부
134 : 하부 실링부
140 : 벤팅부
200, 300 : 파우치형 전지 케이스
110a, 210, 310 : 상부 케이스
110b, 220, 320 : 하부 케이스
201, 301 : 외부 피복층
202, 302 : 금속 배리어층
203, 303 : 내부 접착층
204, 304 : 접착층
231, 331 : 덮개부
232, 332 : 배기부
240 : 관통부
100: Pouch type battery
101: positive tab
102: positive lead
103: Negative electrode tab
104: cathode lead
110: Battery case
111: electrode assembly receiving recess
120: electrode assembly
131: Left sealing part
132: Right side sealing part
133: Upper sealing part
134: Lower sealing part
140: Venting part
200, 300: Pouch type battery case
110a, 210 and 310: upper case
110b, 220, 320:
201, 301: outer coating layer
202, 302: metal barrier layer
203, 303: internal adhesive layer
204, 304: adhesive layer
231, 331:
232, 332:
240:

Claims (7)

전극조립체를 수납하고 열융착 실링되는 이차전지용 파우치형 전지케이스에 있어서,
상기 전지케이스는 적어도 하나에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고,
상기 전극조립체 수납부의 외주변에는 실링부가 형성되어 있고,
상기 전지케이스의 실링부 내측 인접부에는 벤팅부가 위치하며,
상기 벤팅부는 상기 전지케이스의 내측과 외측을 연통하는 배기부 및 상기 배기부의 외측면을 덮는 덮개부를 포함하는 구조로 이루어진 파우치형 전지케이스.
A pouch-shaped battery case for a secondary battery in which an electrode assembly is housed and sealed by heat sealing,
Wherein the battery case includes an upper case and a lower case in which at least one electrode assembly accommodating portion is formed,
A sealing portion is formed on an outer periphery of the electrode assembly receiving portion,
Wherein the venting portion is located on the inner side adjacent to the sealing portion of the battery case,
Wherein the venting portion includes an exhaust portion communicating the inside and the outside of the battery case, and a lid portion covering the outside of the exhaust portion.
제 1 항에 있어서,
상기 배기부는 기체분리막으로 이루어진 파우치형 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the exhaust unit comprises a gas separation membrane.
제 1 항에 있어서, 상기 덮개부의 일측은 상기 배기부의 외측 인접부에 접합되며, 보통 상태에서는 상기 배기부를 덮고, 상기 파우치형 케이스 내부 압력이 증가하는 경우 상기 일측을 제외한 나머지 부분이 개방되면서 배기부를 통해 상기 파우치형 케이스 내부의 가스가 배출되는 구조인 파우치형 전지케이스.The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein one side of the lid part is joined to an outside adjacent part of the exhaust part, and covers the exhaust part in a normal state, and when the pressure inside the pouch type case increases, And the gas inside the pouch-shaped case is discharged through the pouch-shaped case. 제 3 항에 있어서, 상기 접합은 레이져, 초음파, 열융착에 의해 이루어지는 파우치형 전지케이스.The pouch-shaped battery case according to claim 3, wherein the bonding is performed by laser, ultrasonic, or heat fusion. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부는 제 1 폴리머층, 금속층 및 제 2 폴리머층을 포함하는 구조로 이루어진 파우치형 전지케이스.The pouch-shaped battery case according to claim 1, wherein the lid portion includes a first polymer layer, a metal layer, and a second polymer layer. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부는 금속 포일을 포함하는 구조로 이루어진 파우치형 전지케이스.The pouch type battery case according to claim 1, wherein the lid portion includes a metal foil. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀.A pouch-shaped battery cell comprising the pouch-shaped battery case according to any one of claims 1 to 6.
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