KR20200034221A - 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 - Google Patents
이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200034221A KR20200034221A KR1020180113720A KR20180113720A KR20200034221A KR 20200034221 A KR20200034221 A KR 20200034221A KR 1020180113720 A KR1020180113720 A KR 1020180113720A KR 20180113720 A KR20180113720 A KR 20180113720A KR 20200034221 A KR20200034221 A KR 20200034221A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- secondary battery
- shear thickening
- present
- thickening fluid
- fluid layer
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims abstract description 70
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 59
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 12
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 11
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- -1 polybutylene Polymers 0.000 description 4
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012672 LiTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010000020 Platelet Factor 3 Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
-
- H01M2/0257—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H01M2/0287—
-
- H01M2/1016—
-
- H01M2/1094—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 전극조립체 및 상기 전극조립체의 외주면을 둘러싸는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 전단 농화 유체층을 갖는 것인 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈에 관한 것이다.
최근에는 이차전지의 사용처가 확대됨에 따라 대면적화, 고용량화에 대한 요구가 강해지고 있는 추세이다. 이차전지의 고용량화에 따라 전극판의 면적이 넓어지고, 같은 면적에 많은 양극 또는 음극 활물질이 들어가기 때문에 전지 안전성에 대한 문제가 발생하였다.
특히, 외부충격에 의한 이차전지의 물리적 변형이나 내부 탄성에 의한 물리적 변형을 방지하는 수단이 특히 필요하게 된다.
예를 들어, 이차전지는 충전과 방전 시 발생되는 가스 또는 음극 활물질과 리튬 이온 등과의 반응으로 인한 음극 활물질의 부피팽창으로 인해 이차전지가 팽창 및 수축되는 스웰링(swelling) 현상이 반복하여 발생하며, 발생된 가스에 의해 전지가 팽창, 폭발할 염려가 있게 된다.
또한, 충전과 방전 과정에서 전극조립체가 팽창 및 수축을 거듭하므로, 상단부 및 하단부, 특히 양측면의 열 융착 부위가 분리되기 쉽다. 장기간의 사용에 따른 열화 또는 비정상적인 작동 조건에서 전지의 내부에 고압이 발생하였을 때, 열 융착된 실링면이 벌어지면서 전지 내부의 가스, 전해액 등이 외부로 누출될 수 있다. 또한, 전해액은 가연성 물질로 이루어져 있으므로, 누출되었을 때 발화의 위험성이 더욱 높다.
또한, 이차전지에서 발생된 가스는 이차전지의 어떤 부분으로 이동할지 그 이동 방향성의 예측이 어려워 이차전지에 예기치 못한 손상 등의 문제를 발생시킬 수 있다.
특히, 파우치형 이차전지의 경우 그 외장재의 강도가 약하여 내부 가스의 압력을 충분히 견딜 수 없기 때문에 전지가 부풀어 오르는 것을 억제하기 어렵다. 또한, 과방전이나 단락 등에 의해 과전류가 흐르면 전지 내부의 온도가 상승하여 액체 전해질이 기체로 변하게 되고, 이에 따라 전지 내부의 압력이 상승하게 되어 발화의 위험성도 증가하게 된다.
따라서, 전극의 수축과 팽창에 의한 문제점을 방지하거나 외부 충격에 의한 손상을 방지하여 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 이차전지가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 양태는 충방전 시 전극조립체 내부에서 발생되는 부피팽창에 따른 부피변화를 억제할 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 양태는 이차전지의 외부 충격에 의한 손상을 방지할 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 양태는 상기 이차전지를 셀 단위체로 포함하고, 내부 셀 단위체의 스웰링을 완충할 수 있는 완충작용이 가능한 이차전지 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체 및 상기 전극조립체의 외주면을 둘러싸는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 전단 농화 유체(Shear thickening fluid, STF)층을 갖는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 케이스는 수지층 및 금속층 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체층은 기공을 갖는 것인 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체층은 무기입자 및 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체층은 무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 무기입자는 평균입경이 5㎚ 내지 1㎛일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 이차전지는 SOC(State of charge) 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 복수의 이차전지를 셀 단위체로 포함하고,
이차전지 외주면을 둘러싸는 커버를 포함하며,
상기 커버는 전단 농화 유체를 포함하는 전단 농화 유체층을 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 셀 단위체가 서로 대면하는 인접면 사이에, 전단 농화 유체를 포함하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 셀 단위체는 상술한 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이차전지는 충방전 시 전극조립체 내부에서 발생되는 부피팽창을 흡수하여 이차전지의 외부팽창을 억제하여 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이차전지는 외부 충격이 가해졌을 때, 외부 충격을 흡수하여 충격에 의한 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이차전지 내부 셀 단위체의 스웰링에 따른 내부 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 이차전지의 전면과 측면의 단면을 도시화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 윗면, 전면 및 우 측면을 도시화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 표면(a)과 케이스 내의 전단 농화 유체층 접합부의 단면도(b)를 관찰한 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 윗면, 전면 및 우 측면을 도시화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 표면(a)과 케이스 내의 전단 농화 유체층 접합부의 단면도(b)를 관찰한 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체(200) 및 상기 전극조립체의 외주면을 둘러싸는 케이스(100)를 포함하고, 상기 케이스(100)는 전단 농화 유체층을 갖는 것이다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 이차전지는 케이스(100); 및 분리막을 사이에 두고 적층된 다수의 전극체를 포함하는 전극조립체(200);를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 케이스(100)는 전극조립체(200)를 수납하여 외주면을 둘러싸고, 케이스(100)간의 서로 맞닿은 부위가 실링되어 패키징된다.
본 발명에 따른 상기 이차전지의 케이스는 전단 농화 유체층을 갖는 케이스(100)를 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지는 상기와 같이 전단 농화 유체층을 갖는 케이스(100)를 포함함으로써, 이차전지 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 충방전 시 발생되는 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. 또한, 이차전지 내부의 저항을 감소시켜 양극과 음극간의 우수한 전자이동속도를 제공하여 이차전지 출력을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 무기입자 및 고분자를 포함하고, 비뉴토니안 유동(Non newtonian fluid)특성을 가질 수 있는 전단 농화 유체(Shear thickening fluid, STF)를 포함할 수 있다. 상기 전단 농화 유체층은 무기입자 및 고분자를 포함함으로써, 점도가 전단률에 따라 변화하는 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있다. 이와 같은 유동특성을 가짐에 따라, 이차전지에 가해지는 압력 등의 힘에 대하여 이차전지를 보호할 수 있는 것이다.
구체적으로, 비뉴토니안 유동특성을 가짐에 따라, 외부에서 순간적으로 강한 충격이 가해질 경우 비뉴토니안 유동특성으로 인하여 충격(Shear)에 대한 유동성 감소로 외부 충격을 흡수하여 발화나 파열을 방지할 수 있는 우수한 전지 안전성을 구현할 수 있다.
또한, 비뉴토니안 유동특성을 가짐에 따라, 충방전에 따른 이차전지의 내부에서 발생되는 부피팽창에서 가해지는 힘을 이차전지 내부에서 흡수하여 부피팽창 및 이차전지의 수명 감소를 방지할 수 있다.
또한, 외부에서 순간적으로 강한 충격이 가해질 경우 외부 충격을 흡수하여 발화나 파열을 방지할 수 있는 우수한 전지 안전성을 구현할 수 있다.
바람직하게는 상기 전단 농화 유체층은 무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 무기입자 5 내지 45 중량% 및 고분자 55 내지 95중량% 포함하는 전단 농화 유체를 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있고, 이차전지 내부 또는 외부에서 가해지는 힘을 흡수함으로써, 이차전지의 손상을 방지하고, 더욱 우수한 전지 안전성을 가질 수 있다. 또한, 낮은 압축 강도를 구현하여 전지 내부 쇼트를 방지할 수 있고, 우수한 내구성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기입자는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘 및 지르코니아 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 비뉴토니안 유동특성을 갖고, 압력을 흡수하는 측면에서, 바람직하게는 상기 무기입자는 실리카일 수 있다.
더 바람직하게는 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기입자는 기공을 갖는 다공성 무기입자일 수 있다. 상기 다공성 무기입자는 표면에서의 계면 상호 작용이 활발하여 비뉴토니안 유동특성이 더욱 뚜렷하게 나타나고, 전지안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 바람직하게는 다공성 실라카를 사용하면, 비뉴토니안 유동특성을 더욱 잘 나타낼 수 있어 좋다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 다공성 실리카는 비표면적이 100 내지 800㎡/g, 바람직하게는 비표면적이 200 내지 700㎡/g일 수 있다. 상기와 같은 비표면적을 가질 경우 비뉴토니안 유동특성으로 충격에 대한 저항이 강하고, 천공되거나 침몰되는 등의 물리적 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기입자는 평균입경이 1 내지 100㎛일 수 있다. 바람직하게는 평균입경이 6 내지 50㎛일 수 있다. 더 바람직하게는 평균입경이 6 내지 30㎛일 수 있다. 상기와 같은 평균입경을 가질 경우, 임계전단속도가 향상될 수 있고, 천천히 가해지는 힘뿐만 아니라 순간적으로 가해지는 강한 힘이 가해져도 힘을 흡수하여 이차전지의 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자는 폴리알킬렌글리콜계 고분자일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 및 이들을 반복단위로 포함하는 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 비뉴토니안 유동특성을 갖고, 압력을 흡수하는 측면에서, 바람직하게는 상기 고분자는 폴리에틸렌글리콜계 고분자일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자는 중량평균분자량이 100 내지 100,000g/mol일 수 있다. 바람직하게는 중량평균분자량이 100 내지 50,000g/mol일 수 있다. 상기와 같은 중량평균분자량을 가질 경우 임계전단속도를 향상시킬 수 있고, 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있으며, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 케이스(100)는 전단 농화 유체를 포함하는 전단 농화 유체 슬러리를 몰드 내에서 이산화탄소 주입 하에 핫멜트를 수행한 후, 급냉시킴으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 케이스(100)는 제조 시, 이산화탄소 주입 하에 핫멜트를 수행한 후, 급냉시키는 급격한 온도변화를 가함으로써, 기공을 갖는 전단 농화 유체층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 이산화탄소를 주입 하에 급격한 온도변화에 따라 기공을 갖는 전단 농화 유체층을 형성할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 기공은 케이스 총 부피에 대하여 1 내지 50부피%를 차지할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 30부피% 차지할 수 있다. 상기와 같이 기공을 갖는 전단 농화 유체층을 포함함으로써, 전극조립체의 내부 쇼트에 의한 급격한 스웰링 현상에 따른 부피팽창에서 가해지는 힘을 케이스(100)에서 흡수하여 부피팽창 및 이차전지의 수명 감소를 방지할 수 있다. 또한, 외부에서 순간적으로 강한 충격이 가해질 경우 외부 충격에 대하여 강한 저항에 따라, 충격을 흡수하여 물리적 손상, 발화나 파열을 방지할 수 있는 우수한 전지 안전성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 핫멜트는 250 내지 500℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 500℃에서 수행될 수 있다. 상기와 같은 온도에서 핫멜트를 수행한 후, 1 내지 5분간 유지할 수 있다. 상기와 같이 수행할 경우, 전단 농화 유체 슬러리를 균일하게 용융시킴과 동시에 이산화탄소가 발포하여 전단 농화 유체층에 기공을 형성할 수 있다.
또한, 상기와 같이 핫멜트를 수행한 후, 용융된 전단 농화 유체 슬러리를 5 내지 30℃로 급냉시킴으로써, 균일한 기공이 형성되면서 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기와 같이 기공이 형성된 전단 농화 유체층은 외부 또는 내부에서 가해지는 힘에 의하여 기공의 크기가 감소하면서 충격을 흡수하여 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 분리막과 전극체 간의 탈리 등을 방지할 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 0.1 내지 5㎜ 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 3㎜ 두께로 형성될 수 있다. 상기와 같은 두께로 제조될 경우, 외부 또는 내부에서 가해지는 힘에 대하여 우수한 흡수력으로 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 케이스(100)는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유연성과 절연성을 향상시키기 위하여 수지층 및 금속층 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 수지층은 이차전지를 보호할 수 있는 기계적 강도 및 내구성을 가질 수 있는 수지를 포함하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로는, 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 폴리아크릴계 및 폴리아미드계 고분자 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 금속층은 소형화, 경량화 및 박형화를 하는 동시에, 혹독한 열적 환경과 기계적 충격 등을 견디기 위하여 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 금속층은 철, 크롬, 망간, 니켈, 구리 및 알루미늄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
이외에도 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 수지층, 금속층 및 전단 농화 유체층에서 선택되는 둘 이상의 층 계면에서 밀착성 및 접착력 부여를 위한 접착층을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 수지층 및 금속층은 제조되는 전극조립체(200)의 특성에 따라서 두께는 달라질 수 있으며, 예를 들어, 각각 독립적으로 1 내지 20㎛의 두께로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 이차전지의 관통과 같은 불의의 사고 발생 시 일차적으로 케이스에서 가해지는 힘을 흡수함으로써, 이차전지의 화재 또는 폭발 위험을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전극조립체(200)의 일단 또는 양단에 제1전극탭 및 제2전극탭이 형성될 수 있다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 전극조립체(200)의 일단에 서로 같은 면에서 외부로 돌출된 전극탭이 같이 배치되어 형성될 수 있으나, 전극탭의 구성을 이에 제한하지 않는다. 서로 다른 면인 전극조립체(200)의 양단에 전극 조립체(200)의 가로방향 양측면에서 돌출된 형태로 하나씩의 전극탭이 부착될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전극조립체(200)에 전극탭이 형성될 경우, 케이스는 전극조립체(200) 외주면을 모두 감싸면서, 도 1에 도시된 바와 같이 전극탭은 외부로 돌출되도록 외주면을 감싸는 형상일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지는 복수의 전극조립체(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 복수의 전극조립체(200)는 서로 인접하는 면에 냉각 플레이트(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 전극조립체(200)들 사이에 개재되어 냉각 플레이트(300)가 개재되어 전극조립체(200)의 부피 팽창 및 파손을 방지할 수 있고, 전극조립체에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출시켜 전극조립체의 냉각 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 일 양태에 따라, 케이스 내에 상기 냉각 플레이트(300)는 이차전지의 측면부가 냉각 플레이트(300)에 접촉하여 냉각시킬 때 완전한 밀착이 가능하여 낮은 열저항으로 높은 방열 효율을 가질 수 있도록 하기 위하여 전극조립체(200)와 대응되는 크기를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 전극조립체(200)는 분리막을 사이에 두고 적층된 다수의 전극체를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 전극 조립체(200)를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지는 SOC 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다. 바람직하게는 상기 식 1은 0.03이하를 만족하는 것일 수 있다.
이 때, 두께는 분리막, 양극, 음극 및 비수전해액을 모두 포함하는 전극조립체(200)와 케이스(100)를 포함하는 이차전지의 총 두께를 의미한다.
구체적으로는 상기 이차전지는 충전에 의하여 잔존용량(State of charge, SOC)이 100%일 때, 리튬과 음극활물질이 결합하게 되고, 이 때, 음극의 부피가 팽창하여 이차전지의 두께가 증가하게 된다. 이와 같이 부피가 팽창함에 따라 양극 또는 음극에 비틀림(twisting) 현상이 발생할 수 있다. 상기 비틀림 현상이 발생하면, 전극과 분리막 사이에 공간이 발생할 수 있고, 활물질이 집전체에서 탈리될 수 있다. 이로 인해, 이차전지의 내부 저항이 상승하고, 용량이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
이에 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지는 식 1을 만족하는 적은 두께변화율을 가짐으로써, 상술한 문제점을 방지할 수 있다.
이와 같은 문제점을 방지할 수 있는 것은 본 발명에 따른 전단 농화 유체층을 포함하는 케이스(100)를 포함함으로써, 구현할 수 있는 효과이다.
또한, 이차전지의 양극, 음극, 분리막, 및 비수전해액 소재는 본 발명에서 특별히 제한되지 않으며, 채택되는 이차전지의 종류에 따라 당업계에서 공지된 소재를 채택할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 다음과 같다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 양극 및 음극은 양극활물질 및 음극활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산재 등을 혼합 및 교반하여 합제를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포하고 건조한 뒤, 프레스하여 제조할 수 있다.
상기 양극활물질은 이차전지의 양극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 예를 들어, Ni, Co, Mn, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함한 리튬금속산화물 입자를 포함할 수 있다.
상기 음극활물질은 이차전지의 음극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 리튬이차전지의 음극활물질은 리튬 인터칼레이션 가능한 물질이 바람직하다. 비 한정적인 일 실시예로, 음극활물질은 리튬(금속 리튬), 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 그라파이트, 실리콘, Sn 합금, Si 합금, Sn 산화물, Si 산화물, Ti 산화물, Ni 산화물, Fe 산화물(FeO) 및 리튬-티타늄 산화물(LiTiO2, Li4Ti5O12)의 음극활물질 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질일 수 있다.
상기 도전재로는 통상적인 도전성 탄소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높고, 상기 양극 또는 음극 활물질의 합제가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로서, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있고, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등에서 선택될 수 있다.
상기 양극과 음극 사이에는 분리막이 개재되는데, 분리막을 전지에 적용하는 방법으로는 일반적인 방법인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 등이 가능하다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 분리막은 본 기술분야에서 채택하는 미세다공막이라면 제한되지 않고 사용 가능하며, 나아가 부직포, 종이 및 이들의 미세다공막 내부 기공 또는 표면에 무기입자를 포함하는 등 기공을 갖고 전지에 적용될 수 있는 다공막이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 분리막은 올레핀계 단량체로부터 유도된 단일중합체 및 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 제조된 것일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리막은 상기 폴리올레핀 수지 단독 또는 폴리올레핀 수지를 주성분으로 하고, 무기입자 또는 유기입자를 추가로 더 포함하여 제조된 것일 수도 있다.
또한, 상기 분리막은 적층형태로 사용가능하며, 예를 들면, 폴리올레핀 수지가 다층으로 구성될 수 있으며, 다층으로 구성된 기재층 역시 어느 하나의 층 또는 모든 층이 폴리올레핀 수지 내 무기입자 및 유기입자가 포함하는 것도 배제하지 않는다. 또한, 분리막은 폴리올레핀 수지를 포함하는 층 일면 또는 양면에 무기입자 또는 유기입자를 포함하는 입자층이 적층된 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 분리막의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 5 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 분리막은 주로 연신을 통하여 만들어진 분리막이 채용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 분리막은 폭방향(TD, Transverse Direction) 및 기계방향(MD, Machine Direction)으로 500 kgf/㎠ 이상, 구체적으로는 500 내지 1,000 kgf/㎠ 의 인장강도를 갖는 것일 수 있고, 바람직하게는 폭방향(TD, Transverse Direction) 및 기계방향(MD, Machine Direction)의 강도를 균일하게 향상시키기 위하여 2축 연신을 통하여 제조할 수 있다. 1축연신을 통하여 만들어진 분리막은 연신된 방향으로 인장강도가 증가하는 장점을 가지지만, 연신된 방향으로 수축하려는 응력이 남아 있어서, 온도 증가 시 수축하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전극조립체(200)를 케이스(100) 내에 포함하며, 이 때 비수전해액과 함께 수용하여 전극조립체(200) 외주면에 케이스(100)가 결합되는 것일 수 있다.
상기 비수전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함하며, 리튬염은 리튬이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, Li+X-로 표현할 수 있다.
상기 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으며, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.
상기 유기 용매로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 설포란, 감마-부티로락톤, 및 테트라하이드로푸란 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 비수 전해액은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어진 전극 구조체에 주입할 수 있다.
상기 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 복수의 이차전지를 셀 단위체(500)로 포함하고,
이차전지 외주면을 둘러싸는 커버(400)를 포함하며,
상기 커버(400)는 전단 농화 유체를 포함하는 전단 농화 유체층을 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 셀 단위체(500)를 보호하는 커버(400)에 전단 농화 유체층을 포함함으로써, 내부 셀 단위체(500)의 스웰링을 완충할 수 있는 완충작용이 가능하다. 이로 인하여 이차전지 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 셀 단위체의 손상 및 셀 단위체 내의 분리막과 전극체 간의 탈리 등을 방지할 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 충방전 시 발생되는 내부 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 급격한 셀 단위체의 부피 변화를 방지하여 내부 쇼트 등의 연속 방전 이벤트를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 이차전지의 목적, 크기 및 용량 등에 따라 다양한 개수의 이차전지용 셀 단위체(500)를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈 내의 전단 농화 유체층에 대한 설명은 이차전지 내의 전단 농화 유체층에 대한 설명으로 전술한 바와 같으므로 생략한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 셀 단위체(500)가 서로 대면하는 인접면 사이에, 전단 농화 유체를 포함하는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기와 같이 스페이서를 더 포함할 경우, 셀 단위체(500)의 부피팽창을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 셀 단위체(500) 간의 충돌 등을 방지하여 더욱 이차전지 모듈 내부의 안전성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 이차전지 모듈은 이차전지의 목적, 크기 및 용량 등에 따라 다양한 개수의 이차전지용 셀 단위체(500) 및 스페이서를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 커버(400)는 전단 농화 유체를 포함하는 전단 농화 유체 슬러리를 몰드 내에서 이산화탄소 주입 하에 핫멜트를 수행한 후, 급냉시킴으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 커버(400)는 제조 시, 이산화탄소 주입 하에 핫멜트를 수행한 후, 급냉시키는 급격한 온도변화를 가함으로써, 기공을 갖는 전단 농화 유체층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 이산화탄소를 주입 하에 급격한 온도변화에 따라 기공을 갖는 전단 농화 유체층을 형성할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 기공은 커버 총 부피에 대하여 1 내지 50부피%를 차지할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 30부피% 차지할 수 있다. 상기와 같이 기공을 갖는 전단 농화 유체층을 포함함으로써, 셀 단위체의 내부 쇼트에 의한 급격한 스웰링 현상에 따른 부피팽창에서 가해지는 힘을 커버(400)에서 흡수하여 부피팽창 및 이차전지의 수명 감소를 방지할 수 있다. 또한, 외부에서 순간적으로 강한 충격이 가해질 경우 외부 충격을 흡수하여 발화나 파열을 방지할 수 있는 우수한 전지 안전성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 핫멜트는 250 내지 500℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 500℃에서 수행될 수 있다. 상기와 같은 온도에서 핫멜트를 수행한 후, 1 내지 5분간 유지할 수 있다. 상기와 같이 수행할 경우, 전단 농화 유체 슬러리를 균일하게 용융시킴과 동시에 이산화탄소가 발포하여 전단 농화 유체층에 기공을 형성할 수 있다.
또한, 상기와 같이 핫멜트를 수행한 후, 용융된 전단 농화 유체 슬러리를 5 내지 30℃로 급냉시킴으로써, 균일한 기공이 형성되면서 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기와 같이 기공이 형성된 전단 농화 유체층은 외부 또는 내부에서 가해지는 힘에 의하여 기공의 크기가 감소하면서 내부 셀 단위체(500)의 스웰링 뿐만 아니라 외부에서 가해지는 관통과 같은 불의의 사고 발생 시 커버(400)에서 힘을 흡수함으로써, 이차전지의 화재 또는 폭발 위험을 현저히 감소시킬 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 충방전 시 발생되는 내부 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 급격한 셀 단위체의 부피 변화를 방지하여 내부 쇼트 등의 연속 방전 이벤트를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 셀 단위체(500)는 상술한 이차전지를 포함할 수 있다. 상기와 같이 커버뿐 만 아니라 셀 단위체에도 전단 농화 유체층을 포함함으로써, 더욱 우수한 전지 안전성을 갖는 이차전지를 제공할 수 있다. 구체적으로는 충방전 시 내부 셀 단위체의 부피팽창에 따라 발생되는 내부 쇼트를 방지하여 셀 단위체의 열화현상에 따른 발화 또는 폭발 현상을 방지할 수 있다.
또한, 이차전지 모듈 외부에서 가해지는 충격을 흡수할 수 있고, 비이상적 상황에서 금속 등에 의해 관통되었을 때, 셀 단위체를 보호하여 폭발 등에 대한 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
[물성측정방법]
1. 전지 안전성
전지의 안전성을 측정하기 위하여, 이차전지를 높이 1m에서 낙하(drop)시켜 이차전지를 물리적 충격을 가하여 파손여부를 확인하여 하기와 같이 구분하였다.
보존 : 전반적인 외형이 전후 비교상 큰 차이 없음.
양호 : 전해액 누액이나 연기 발생 없이 외부의 물리적인 손상 발생.
파손 : 전지가 물리적인 손상에 의해 내부 쇼트가 발생하여 연기 발생 또는 전해액 누액 됨.
전지의 안전성을 추가 비교하기 위하여 150 mm diameter 의 반직경의 환봉으로 전지의 두께 방향인 Z 축 방향으로 압축 (Crush) 테스트를 진행 하였다.
L1: 변화없음, L2: 소폭발열, L3: 누액, L4: 발연, L5: 발화이며, L1 내지 L3는 OK, L4 내지 L5는 NG로 판정하였다.
2. 전지 두께 측정
전지의 충방전 시 전극판과 분리막 사이의 들뜸 현상 및 전지의 변형 여부를 확인하기 위해서, 500회 충방전 후 Mitsutoyo사의 Thickness Gauge를 사용하여 전지의 두께를 측정한 다음, 충방전 전의 두께와 비교, 다음 식 1의 전지 두께 증가율을 측정하였다.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다.
3. 압축 강도 측정
스틸강판으로 셀의 양쪽 면을 고정하고, 충전 후 방전을 진행 하면 SOC0에서 SOC100으로 되면서 부피 팽창이 된다. 물리적인 부피 팽창이 스틸강판에 의해 팽창이 억제 되면서 힘이 발생한다. 이 때, 발생되는 힘은 BONGSHIN 사의 Load cell 을 이용하여 측정하였다.
4. 기공률
기공률을 Autopore Ⅳ 9500(Micromeritics사)을 이용하여 측정하였다.
[실시예 1]
다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 40중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)60중량%를 볼밀로 1,500rpm으로 혼합하여 현탁액을 제조하였다. 상기 현탁액과 메탄올을 1:3중량비로 혼합하여 전단 농화 유체 슬러리를 제조하였다.
몰드 내에 상기 전단 농화 유체 슬러리를 투입한 후, 슬러리 총 부피에 대하여, 40부피%의 이산화탄소를 주입하면서 300℃의 온도에서 3분동안 핫멜트를 수행하였다. 이 후, 20℃로 급냉시켜 두께 2㎛의 전단 농화 유체층이 형성된 이차전지용 케이스를 제조하였다.
분리막(에스케이이노베이션, ENPASS)을 사이에 두고, 양극과 음극을 포함하는 2개의 전극조립체의 인접면에 냉각플레이트를 구성하고, 이를 상기 제조된 이차전지용 케이스에 실링하여 이차전지를 제조하였다. 이 때, 실링 일부 영역은 개봉된 상태에서 전해액을 주입하고 재실링하여 이차전지를 완성하였다.
이 때, 상기 양극은 양극 활물질로 LiCoMn111를 94중량%, 접착제로 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidene fluoride)를 2.5중량%, 도전제로 Super-P(Imerys사)을 3.5중량%, 유기용매인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하고 교반하여 균일한 양극 슬러리를 제조하였다. 슬러리를20㎛ 두께의 알루미늄 호일 위에 코팅하고, 120℃의 온도에서 건조한 후, 압착하여 100 ㎛ 두께의 양극판을 제조하였다.
상기 음극은 음극 활물질로 인조흑연을 95 중량%, 접착제로 Tg가 -52℃인 아크릴 라텍스(ZEON, BM900B, 고형분함량 20중량%)를 3 중량%, 증점제로 CMC(Carboxymethyl cellulose)를 2 중량%의 비율로, 용매인 물에 첨가하고 교반하여 균일한 음극슬러리를 제조하였다. 슬러리를 15㎛두께의 구리호일 위에 코팅하고, 120℃의 온도에서 건조한 후, 압착하여 100㎛두께의 음극판을 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체층이 1㎛두께로 형성되도록 제조한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체층이 0.1㎛두께로 형성되도록 제조한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체층이 5㎛두께로 형성되도록 제조한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 케이스 제조 시 이산화탄소를 주입하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 1에서 이산화탄소를 슬러리 총 부피에 대하여, 10부피% 투입한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 이산화탄소를 슬러리 총 부피에 대하여, 100부피% 투입한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 8]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 함량을 다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 5중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)95중량%를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 9]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 함량을 다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 60중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)40중량%를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 10]
상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 다공성 실리카를 평균입경 10㎛, 비표면적 50 ㎡/g인 것을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
전단 농화 유체층을 포함하지 않는 일반 알루미늄 파우치용 배터리를 사용하였다.
실시예 1 내지 10 및 비교예 1로 제조된 이차전지의 물성을 표 1과 같이 측정하였다.
실시예 1의 이차전지를 도 3에 도시된 바와 같이 주사전자현미경(HITACHI S-3700N)으로 관찰하였을 때, 기공을 갖는 다공성임을 확인할 수 있었다.
| 전단농화 유체층 두께(㎜) |
압축강도 SOC0→SOC100 |
전단농화 유체층 기공률(%) |
두께 변화율 (식 1) |
안전성 평가 | ||
| 낙하 | 압축 | |||||
| 실시예 1 | 2.0 | 0N → 0.2kN | 20.01 | 0.016 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 2 | 1.0 | 0N → 0.5kN | 20.02 | 0.015 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 3 | 0.1 | 0N → 9.0kN | 20.00 | 0.018 | 파손 | OK(L3) |
| 실시예 4 | 5.0 | 0N → 0.1kN | 20.03 | 0.014 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 5 | 2.0 | 0N → 5.0kN | 0.01 | 0.033 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 6 | 2.0 | 0N → 0.25kN | 5.10 | 0.028 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 7 | 2.0 | 0N → 0.05kN | 50.11 | 0.018 | 파손 | OK(L2) |
| 실시예 8 | 2.0 | 0N → 0.3kN | 19.98 | 0.022 | 보존 | OK(L2) |
| 실시예 9 | 2.0 | 0N → 0.15kN | 20.02 | 0.027 | 보존 | OK(L3) |
| 실시예 10 | 2.0 | 0N → 1.0kN | 16.45 | 0.030 | 파손 | NG(L4) |
| 비교예 1 | - | 0N → 10.0kN | 0.02 | 0.051 | 파손 | NG(L4) |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 이차전지는 충방전 시 부피팽창을 억제하여 두께변화율이 현저히 낮고, 낙하 및 압축 등으로 강한 충격을 가하여도 우수한 안전성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 낮은 압축강도를 구현함으로써, 외부 또는 내부에서 가해지는 힘을 흡수할 수 있는 우수한 탄성을 구현하여 더욱 우수한 전지 안전성을 가질 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2 내지 4와 실시예 1을 대비하였을 때, 케이스의 전단 농화 유체층의 두께가 0.1 내지 5㎜ 두께로 형성될 경우, 충방전 시 내부에서 발생되는 두께변화율이 현저히 낮아 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. 또한, 낮은 압축 강도를 구현하여 전지 내부 쇼트를 방지할 수 있고, 우수한 내구성을 가질 수 있다. 더욱이, 0.5 내지 3㎜ 두께로 형성될 경우, 내부에서 가해지는 힘에 대하여 이차전지의 팽창을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지를 낙하 및 압축 등으로 강한 충격이 가해졌을 때, 파손 등이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 5 내지 7과 실시예 1을 대비하였을 때, 케이스의 전단 농화 유체층의 기공률이 1 내지 50부피% 차지할 경우 충방전 시 내부에서 발생되는 두께변화율이 현저히 낮아 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. 더욱이 기공률이 5 내지 30부피% 차지할 경우, 낮은 압축 강도를 구현하여 전지 내부 쇼트를 방지할 수 있고, 이차전지를 낙하 및 압축 등으로 강한 충격이 가해졌을 때, 파손 등이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 8 및 9와 실시예 1을 대비하였을 때, 전단 농화 유체 내의 무기입자 및 고분자 함량이 무기입자 5 내지 45 중량% 및 고분자 55 내지 95중량% 를 만족할 경우 부피팽창에 따른 힘을 더 많이 흡수하여 두께변화율을 현저히 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 10과 실시예 1을 대비하였을 때, 전단 농화 유체 내의 무기입자가 비표면이 100 내지 800㎡/g을 만족하는 다공성 실리카를 사용하였을 때, 외부충격에 대한 저항이 강하여 물리적 손상을 방지할 수 있는 것을 확인하였다. 더욱이, 200 내지 700㎡/g을 만족하는 다공성 실리카를 사용하였을 때, 충격 흡수 효과가 현저히 향상되어 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 1과 같이 전단 농화 유체층을 포함하지 않을 경우, 이차전지의 내부에서 발생되는 부피팽창뿐만 아니라 외부에서 가해지는 충격 또한 흡수하지 못해서 전기가 파손되는 등 전지 안정성이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 10으로 제조되는 이차전지 케이스를 이차전지 모듈의 커버로 적용하여, 도 2에 도시된 바와 같이 전극이 대향되도록 형성되고, 가로 400mm, 세로 110mm, 두께 10 ㎜의 알루미늄 케이스를 포함하며, 용량이 80Ah인 리튬이온 셀 단위체 10개를 커버 내에 적층하여 제공되었을 때도 본 발명에 따른 이차전지 케이스와 경향성이 동일하게 우수한 물성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 케이스
200 : 전극조립체
300 : 냉각 플레이트
400 : 커버
500 : 셀 단위체
200 : 전극조립체
300 : 냉각 플레이트
400 : 커버
500 : 셀 단위체
Claims (10)
- 전극조립체 및
상기 전극조립체의 외주면을 둘러싸는 케이스를 포함하고,
상기 케이스는 전단 농화 유체층을 갖는 것인 이차전지. - 제 1항에 있어서,
상기 케이스는 수지층 및 금속층에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 더 포함하는 이차전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전단 농화 유체층은 기공을 갖는 것인 포함하는 이차전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전단 농화 유체층은 무기입자 및 고분자를 포함하는 이차전지. - 제 4항에 있어서,
상기 전단 농화 유체층은 무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95중량% 포함하는 이차전지. - 제 4항에 있어서,
상기 무기입자는 평균입경이 5㎚ 내지 1㎛인 이차전지. - 제 1항에 있어서,
상기 이차전지는 SOC 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족하는 이차전지.
[식 1]
상기 식 1에 있어서,
상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다. - 복수의 이차전지를 셀 단위체로 포함하고,
이차전지 외주면을 둘러싸는 커버를 포함하며,
상기 커버는 전단 농화 유체를 포함하는 전단 농화 유체층을 포함하는 이차전지 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 셀 단위체가 서로 대면하는 인접면 사이에, 전단 농화 유체를 포함하는 스페이서를 더 포함하는 이차전지 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 셀 단위체는 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 이차전지를 포함하는 이차전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113720A KR102673075B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113720A KR102673075B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200034221A true KR20200034221A (ko) | 2020-03-31 |
| KR102673075B1 KR102673075B1 (ko) | 2024-06-10 |
Family
ID=70002489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180113720A KR102673075B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102673075B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220106526A (ko) * | 2021-01-22 | 2022-07-29 | 한국항공우주연구원 | 비-뉴턴유체를 활용한 완충 및 방열 장비 |
| WO2024080444A1 (ko) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 광성기업 주식회사 | 전단농화유체를 포함하는 플라스틱 복합체 및 그 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140054769A (ko) * | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 주식회사 엘지화학 | 유/무기물 입자가 균일하게 정렬된 다공성 코팅층을 구비한 전기화학소자용 다공성 분리막 및 그의 제조방법 |
| KR20160066215A (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | 주식회사 엘지화학 | 외면에 고정 부재가 형성되어 있는 전극조립체 및 이의 제조 방법 |
| CN207676950U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-31 | 西安玄铠新材料有限公司 | 一种具剪切增稠凝胶防护层的动力电池箱 |
-
2018
- 2018-09-21 KR KR1020180113720A patent/KR102673075B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140054769A (ko) * | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 주식회사 엘지화학 | 유/무기물 입자가 균일하게 정렬된 다공성 코팅층을 구비한 전기화학소자용 다공성 분리막 및 그의 제조방법 |
| KR20160066215A (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | 주식회사 엘지화학 | 외면에 고정 부재가 형성되어 있는 전극조립체 및 이의 제조 방법 |
| CN207676950U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-31 | 西安玄铠新材料有限公司 | 一种具剪切增稠凝胶防护层的动力电池箱 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220106526A (ko) * | 2021-01-22 | 2022-07-29 | 한국항공우주연구원 | 비-뉴턴유체를 활용한 완충 및 방열 장비 |
| WO2024080444A1 (ko) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 광성기업 주식회사 | 전단농화유체를 포함하는 플라스틱 복합체 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102673075B1 (ko) | 2024-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102414896B1 (ko) | 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| US9954211B2 (en) | Separator, method for producing the same and electrochemical device including the same | |
| EP2549564B1 (en) | Separator and electrochemical device having same | |
| JP5699576B2 (ja) | 積層型微多孔膜、電池用セパレータおよび非水電解質電池 | |
| JP6120300B2 (ja) | セパレータ及びそれを備える電気化学素子 | |
| KR100687159B1 (ko) | 고체 전해질 전지 | |
| EP2765637B1 (en) | Separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same | |
| KR101489129B1 (ko) | 쌍극형 전극 및 그것을 사용한 쌍극형 2차 전지와 쌍극형 전극의 제조 방법 | |
| US20050214637A1 (en) | Battery separator and non-aqueous electrolyte secondary battery using the separator | |
| EP2677590B1 (en) | Separator, preparation method thereof, and electrochemical device comprising same | |
| KR102544227B1 (ko) | 리튬이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| EP2838150B1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| KR19980024955A (ko) | 전지용 전극 및 이를 함유한 전지 | |
| CA2887227A1 (en) | Lithium ion battery | |
| EP2485297B1 (en) | Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same | |
| KR102477422B1 (ko) | 이차전지용 분리막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| EP3648197B1 (en) | Electrochemical device including a flame retardant separator having an asymmetric structure | |
| KR20200005965A (ko) | 난연성 무기물을 포함하는 이차전지용 분리막 | |
| US20150263334A1 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| KR102673075B1 (ko) | 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈 | |
| KR102379221B1 (ko) | 파우치형 이차전지 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR20240015002A (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| JP4964463B2 (ja) | セパレータ | |
| KR102601936B1 (ko) | 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| US20210143435A1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |