KR20210075476A - 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 - Google Patents

벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스, 상기 파우치형 전지케이스 내부에 수납된 전극조립체, 및 상기 파우치형 전지케이스의 내부 가스를 배출하기 위한 벤팅부를 포함하고, 상기 파우치형 전지케이스는 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 상기 개구의 내측에 부착되어 있는 벤팅부에 의해 개폐가 이루어지는 파우치형 전지셀에 대한 것으로서, 파우치형 전지셀의 내압 증가시 개방되어 신속하게 가스를 배출하고, 가역적으로 전지셀의 내부와 외부를 차단할 수 있는 형태의 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것이다.

Description

벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법 {Pouch-type Battery Cell Having Venting Part and Method for Preparing the Same}
본원 발명은 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 파우치형 전지셀의 내압 증가시 가스의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록, 파우치형 전지케이스의 외면에 개폐가 가능한 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
재사용이 가능하며 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 발생하지 않기 때문에 친환경 특성을 갖는 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
상기 리튬 이차전지는 외장재의 종류 및 형태에 따라 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지셀, 금속 캔으로 이루어진 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 분류될 수 있으며, 전극조립체는 그 형태에 따라 젤리-롤형 전극조립체, 스택형 전극조립체, 스택/폴딩형 전극조립체 및 라미네이션/스택형 전극조립체로 구분된다.
상기 파우치형 리튬 이차전지는 다양한 크기로 제작이 용이하고 가벼우며 에너지 밀도가 높은 특성이 있기 때문에 고출력 및 고용량의 에너지원이 필요한 전기자동차 또는 하이브리드 자동차 등의 동력으로 사용되고 있다.
상기 파우치형 리튬 이차전지는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 전극조립체와 전해액을 수납한 후 전지케이스 외주변을 가열가압하는 방법으로 밀봉하여 제조한다.
리튬 이차전지는 제조과정 중 활성화 과정 등에서 전해액의 분해반응에 의해 가스가 발생할 뿐 아니라, 충전 및 방전 과정 및 비정상적인 사용 환경에서도 전지셀 내부에서 발생하는 가스에 의해 내압이 증가하게 된다.
이와 같은 내압증가는 전지셀의 폭발을 야기할 수 있는 바, 전지의 폭발 단계 이전에 가스를 외부로 배출하여 안전성을 확보하기 위한 연구가 진행되고 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 테프론계 수지로 이루어진 통기성 필름을 포함하는 벨브부재가 부가된 전지모듈에 대한 것으로서, 상기 벨브부재는 PTFE 소재의 통기성 필름으로 이루어지고, 상기 통기성 필름은 하우징 덮개에 형성된 벤트 홀의 하측에서 지지부재에 의해 고정되는 구조이다.
즉, 상기 특허문헌 1은 전지모듈 하우징에 적용되는 벨브부재를 개시하고 있을 뿐, 파우치형 전지셀에 적용가능한 형태의 벤팅부재를 개시하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 케이스와 일체로 형성되는 돌출부 내부에 있는 연통로를 통해 케이스 내부의 가스를 배출하는 구조의 이차전지에 대한 것으로서, 상기 돌출부 및 연통로는 전지케이스의 외주변 일측에서 돌출된 구조입니다.
이와 같이, 파우치형 전지셀에서 전지케이스의 외형 크기가 증가하지 않으면서, 파우치형 전지셀의 내압증가시 가스 배출이 원활하게 이루어지고, 가스 배출 후 전지의 지속적인 사용이 가능한 구조의 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제2012-0009592호 (2012.02.02) 한국 공개특허공보 제2018-0038880호 (2018.04.17)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 전지케이스에 형성된 개구 내측에 부착되어 있고, 개폐가 가능한 형태의 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀은, 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스, 상기 파우치형 전지케이스 내부에 수납된 전극조립체, 및 상기 파우치형 전지케이스의 내부 가스를 배출하기 위한 벤팅부를 포함하고, 상기 파우치형 전지케이스는 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 상기 개구의 내측에 부착되어 있는 벤팅부에 의해 개폐가 이루어지는 구조일 수 있다.
상기 벤팅부는 기공이 형성된 제1층과 기공이 없는 제2층이 적층된 구조일 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층은 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 소재는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)일 수 있다.
상기 파우치형 전지케이스는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층을 포함하고, 상기 제1층과 상기 내부 수지층이 접촉하도록 벤팅부가 부착될 수 있다.
상기 내부 수지층의 일부가 상기 제1층의 기공 내부로 녹아 들어간 상태로 경화되면서, 상기 내부 수지층과 상기 제1층이 결합되는 형태일 수 있다.
상기 벤팅부는 상기 파우치형 전지케이스의 실링부 인접부에 부착될 수 있다.
상기 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부가 형성된 제1전지케이스 및 상기 제1전지케이스와 결합하여 파우치형 전지케이스를 밀봉하는 제2전지케이스를 포함하고, 상기 벤팅부는 상기 제1전지케이스의 중심부 및 상기 제2전지케이스의 중심부 중 적어도 어느 하나에 부착될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 파우치형 전지셀의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로, 상기 파우치형 전지셀의 제조방법은, (a) 개구가 형성된 라미네이트 시트를 준비하는 단계, (b) 상기 개구에 벤팅부를 부착하는 단계, (c) 상기 라미네이트 시트를 성형하여 파우치형 전지케이스를 제조하는 단계, 및 (d) 상기 파우치형 전지케이스에 전극조립체를 수납하고 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 벤팅부는 기공이 형성된 제1층과 기공이 없는 제2층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층은 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 소재는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 파우치형 전지셀은 전지케이스의 내측에 벤팅부가 부착되는 구조이기 때문에, 벤팅부가 부가됨으로써 전지셀의 크기가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 전지셀의 내압 증가시 가스 배출이 즉각적으로 이루어질 수 있기 때문에 전지셀의 내압을 일정수준으로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 벤팅부는 개방되면서 파단되는 형태가 아니고, 가역적인 사용이 가능하도록 벤팅부의 개폐가 가능하기 때문에 배기 후 전지셀의 지속적인 사용이 가능한 형태이다.
도 1은 제1실시예에 따른 벤팅부가 형성된 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 2는 제2실시예에 따른 벤팅부가 형성된 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'에 따른 수직 단면도의 부분 확대도이다.
도 4는 벤팅부 제1층의 SEM 사진이다.
도 5는 벤팅부 제2층의 SEM 사진이다.
도 6은 도 3의 다른 실시예이다.
도 7은 파우치형 전지케이스와 벤팅부가 중첩되어 결합된 부분의 SEM 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 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.
구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 벤팅부가 형성된 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스 내부에 전극조립체와 전해액을 수납하고 외주변이 밀봉된 형태이다.
전극조립체는 일측 방향으로 양극리드(101) 및 음극리드(102)가 돌출된 일방향 전극조립체일 수 있고, 또는 도 1에 도시된 바와 달리, 양극리드와 음극리드가 서로 다른 방향으로 돌출된 양방향 전극조립체일 수 있다.
파우치형 전지케이스(110)는 전극조립체 수납부(113)가 형성된 제1전지케이스(111) 및 제1전지케이스(111)와 결합하여 파우치형 전지케이스(110)를 밀봉하는 제2전지케이스(112)를 포함하고, 제2전지케이스(112)의 중심부에 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구의 내측에 벤팅부(130)가 부착되어 있다.
벤팅부(130)는 평면상 원형 형태로서, 파우치형 전지케이스(110)에 형성된 개구의 지름보다 크기가 크기 때문에 파우치형 전지케이스의 개구를 내측에서 막고 있는 형태이다.
도 1에는 도시하지 않고 있지만, 제2전지케이스(112)의 중심부 이외에, 제1전지케이스(111)의 중심부에 벤팅부가 더 형성될 수 있으며, 또는, 제1전지케이스의 중심부에만 벤팅부가 형성될 수 있다.
파우치형 전지셀(100)의 내부에서 부반응에 의해 발생하는 가스로 인하여, 파우치형 전지케이스(110)가 팽창하는 경우, 제1전지케이스 및 제2전지케이스의 중심부가 가장 많이 팽창되어 부풀어 오른 상태가 되면서 압력이 집중될 수 있다. 이와 같은 경우 상기 벤팅부의 가스 압력과 파우치형 전지셀의 외부 압력의 차이가 커지면서 벤팅부의 기공을 통해 가스가 배출될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 벤팅부는, 파우치형 전지셀 내부의 압력과 외부의 압력 차이가 없거나 적은 경우에는, 가스 배출이 이루어지지 않고 전지셀 내부로 외부 물질이 유입되는 것을 차단한 상태이나, 파우치형 전지셀의 내부와 외부 간의 압력 차이가 0.1atm 이상 발생하면, 기압차에 의해 내부 가스가 벤팅부의 제1층 및 제2층을 통해 배출된다. 이후, 가스 배출이 어느 정도 이루어짐에 따라 파우치형 전지셀의 내부와 외부 간의 압력 차이가 0.1atm 이하이거나 없어지는 경우에는, 다시 가스 배출이 차단된 상태가 되는 과정이 가역적으로 진행될 수 있다.
도 2는 제2실시예에 따른 벤팅부가 형성된 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은 벤팅부(230)의 위치가 도 1의 파우치형 전지셀에 형성된 벤팅부(130)의 위치와 차이가 있는 점을 제외하고, 다른 구성은 도 1의 설명과 같다.
도 2의 벤팅부(230)는 3개의 이격된 벤팅부(230)들이 실링부 인접부에 부착된 구조이다.
도 2에 도시된 벤팅부(230)의 반경은 도 1에 도시된 벤팅부(210)의 반경보다 작은 크기로 이루어지는 바, 벤팅부의 부착 위치, 전지케이스의 크기 및 가스발생량 등을 고려하여, 벤팅부의 개수, 크기 및 위치를 선택적으로 적용할 수 있다.
도 3은 도 1의 A-A'에 따른 수직 단면도의 부분 확대도로서, 본 발명에 따른 벤팅부가 부착된 파우치형 전지케이스의 구조를 구체적으로 나타내고 있다.
도 3을 참조하면, 파우치형 전지케이스(110)는 외부 수지층(110a), 금속층(110b) 및 내부 수지층(110c)을 포함한다.
상기 외부 수지층은 외부로부터 전지셀을 보호하는 역할을 하므로 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하는 바, 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (polybuthyleneterephthalate; PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 소재는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 추가적으로 ONy(연신 나일론 필름)이 사용될 수 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 전해액의 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 합금으로는 예를 들어, 합금번호 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 내부 수지층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌, 산변성 폴리프로필렌, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 파우치형 전지케이스는, 상기 외부 피복층의 두께가 5 ㎛ 내지 40 ㎛이고, 상기 금속층의 두께가 20 ㎛ 내지 150 ㎛이며, 상기 내부 수지층의 두께가 10 ㎛ 내지 50 ㎛인 구조로 이루어질 수 있다. 상기 라미네이트 시트의 각 층들의 두께가 너무 얇은 경우에는 물질에 대한 차단 기능과 강도 향상을 기대하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 가공성이 떨어지고 시트의 두께 증가를 유발하므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 벤팅부(130)는 기공이 형성된 제1층(131)과 기공이 없는 제2층(132)이 적층된 구조로 이루어지며, 제1층(131)과 제2층(132)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 점에서 동일한 소재로 구성된다.
상기 PTFE는 내전해액성, 내열성 및 소수성이 우수한 특성이 있는 바, 파우치형 전지케이스의 내측에 부착되는 벤팅부 소재로 이용될 수 있다.
벤팅부(130)에서 제1층(131)은 기공이 형성된 구조인 반면, 제2층(132)은 기공이 형성되지 않는 형태인 점에서 형태상 차이가 있다.
이와 관련하여, 도 4는 벤팅부 제1층의 SEM 사진을, 도 5는 벤팅부 제2층의 SEM 사진을 나타내고 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4의 제1층은 내부 및 외부가 연통되는 개방형 기공이 형성된 구조임을 확인할 수 있으며, 도 5의 제2층은 표면에 굴곡이 형성되나 기공은 형성되지 않은 형태임을 알 수 있다. 다만, 상기 제2층은 PTFE소재로 이루어지기 때문에 폴리머 사이에 형성되는 미세한 틈을 통해 가스가 배출될 수 있다.
즉, 파우치형 전지케이스의 내부 수지층이 상기 벤팅부 제1층의 기공 내부로 녹아 들어가서 상기 벤팅부가 상기 파우치형 전지케이스 내측면에 안정적으로 부착될 수 있고, 파우치형 전지케이스의 내부에 형성된 가스는 상기 벤팅부의 제1층 및 제2층을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
한편, PTFE는 녹는점이 327 ℃인 바, 파우치형 전지케이스의 내부 수지층으로 주로 사용되는 폴리프로필렌(PP)의 녹는점이 약 160 ℃인 것과 차이가 크다.
따라서, PTFE 소재의 벤팅부를 PP로 이루어진 내부 수지층에 부착하기 위하여 가열 가압하는 경우, 가열 온도가 PTFE가 녹을 정도의 온도인 경우에는 PP가 손상될 수 있다. 반면에, PP가 손상되지 않지만 PP가 녹을 수 있는 정도의 온도로 가열하는 경우에는 PTEF가 녹지 않기 때문에 서로 결합하기 어렵다.
이에, 본 발명에서는, 기공이 형성된 제1층(131)이 파우치형 전지케이스의 내부 수지층(110c)에 접촉하도록 벤팅부를 파우치형 전지케이스에 부착시키는 구조를 사용하고 있는 바, 벤팅부를 파우치형 전지케이스에 부착하기 위하여 파우치형 전지케이스와 벤팅부가 중첩되는 부분을 고온으로 가열 및 가압하는 경우, 내부 수지층(110c)의 일부가 상기 제1층(131)의 기공 내부로 녹아 들어간 상태로 경화되면서, 제1층(131)에 대해 내부 수지층(110c)이 앵커링(anchoring)되는 형태로 결합이 이루어진다.
도 6은 도 3의 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 벤팅부가 부착된 파우치형 전지케이스의 구조를 구체적으로 나타내고 있다.
도 6을 참조하면, 파우치형 전지케이스(310)는 도면상 위에서 아래 방향으로 외부 수지층(310a), 접착층(310d), 금속층(310b), 접착층(310d) 및 내부 수지층(310c)이 순차적으로 적층된 구조로서, 도 3에 도시된 파우치형 전지케이스와 비교할 때, 외부 수지층과 금속층 사이에, 및 금속층과 내부 수지층 사이에 접착층이 추가로 도입된 점에 차이가 있다. 즉, 상기 접착층의 부가로 인하여, 상기 도 6의 파우치형 전지케이스는 도 3의 파우치형 전지케이스 보다 각각의 층들 간의 접착력이 향상될 수 있다.
벤팅부(330)는 기공이 형성된 제1층(331)과 기공이 형성되지 않은 제2층(332)을 포함하며, 제1층(331)이 내부 수지층(310c)에 부착되어 있다.
따라서, 벤팅부와 파우치형 전지케이스(310)를 결합하기 위하여 서로 간에 중첩된 부분을 가열 및 가압하면, 내부 수지층(310c)이 녹아서 제1층(331)의 기공으로 이동하는 바, 앵커링(anchoring)에 의한 결합이 이루어진다.
한편, 벤팅부를 파우치형 전지케이스의 개구 외측에 부착하더라도 가스 내압 증가시 가스 배출 효과를 달성할 수 있으나, 이와 같은 경우에는, 개구가 형성되는 부분에서 파우치형 전지케이스의 금속층이 노출되게 되는 바, 전해액의 부반응에 의해 생성된 불산이 알루미늄으로 이루어진 금속층을 부식시키는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
도 7은 파우치형 전지케이스와 벤팅부가 중첩되어 결합된 부분의 SEM 사진을 나타내고 있다.
도 7을 참조하면, 파우치형 전지케이스는 외부 수지층(410a), 금속층(410b) 및 내부 수지층(410c)으로 구성된다. 벤팅부(430)는 제1층(431)과 제2층(432)이 적층된 구조이다.
외부 수지층(410a)은 PET층, 접착층, 나일론층 및 접착층이 외측에서 내측 방향으로 순차적으로 적층된 구조이고, 금속층(410b)은 알루미늄으로 구성된 층이며, 내부 수지층(410c)은 폴리프로필렌과 산변성 폴리프로필렌을 조합한 형태이거나, 또는 무연신 폴리프로필렌 필름일 수 있다.
벤팅부(330)는 PTFE 소재로 이루어지고, 기공이 형성된 제1층(331)과 PTFE 소재로 이루어지고 기공이 형성되지 않은 제2층(332)으로 구성된다.
파우치형 전지케이스와 벤팅부가 결합하기 전 상태에서, 외부 수지층의 전체 두께는 33.1 ㎛이고, 금속층의 두께는 41.4 ㎛이며, 내부 수지층의 두께는 80 ㎛일 수 있다.
상기 내부 수지층은 폴리프로필렌과 산변성 폴리프로필렌 각각을 금속층에 압출하는 형태로 제조될 수 있고, 상기 내부 수지층을 금속층 및 외부 수지층과 함께 라미네이션하여 파우치형 전지케이스를 제조할 수 있으며, 상기 폴리프로필렌의 두께가 40 ㎛이고 산변성 폴리프로필렌의 두께가 40 ㎛일 수 있다.
또는, 상기 내부 수지층은 두께가 80 ㎛인 무연신 폴리프로필렌(CPP) 필름의 형태일 수 있고, 상기 무연신 폴리프로필렌 필름을 접착제를 사용하여 금속층에 부착하고, 외부 수지층과 함께 라미네이션하여 파우치형 전지케이스를 제조할 수 있다.
파우치형 전지케이스와 벤팅부를 가열 및 가압하여 결합하면, 내부 수지층의 폴리프로필렌이 녹아서 제1층의 기공으로 들어가게 되는 바, 도 7에 도시한 바와 같이 내부 수지층의 두께가 12.2 ㎛로 줄어들고, 제1층(431)에서 기공이 보이지 않게 된다.
즉, 제1층의 기공에 내부 수지층이 도입되어 앵커링되는 결합이 이루어지면서 전체 부분에서 균일하게 접착이 이루어진 것을 확인할 수 있으며, 벤팅부가 파우치형 전지케이스 내측에 안정적으로 부착된 상태가 된다.
상기 제1층과 내부 수지층을 접착시키기 위한 온도는 180 ℃ 내지 220 ℃이고, 압력은 0.05 MPa 내지 0.5 MPa이며, 가압 시간은 1초 내지 5초의 범위 내에서 선택적으로 적용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 파우치형 전지셀 내부에서 발생하는 전해액의 부반응 등에 의해 가스가 발생하는 경우, 파우치형 전지셀의 내압이 외부의 기압보다 높아지게 되는 바, 파우치형 전지케이스에 형성된 개구 및 벤팅부의 제1층 및 제2층을 통해 가스 배출이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 파우치형 전지셀은 전지셀의 내압 증가시 내부 가스를 벤팅부를 통해 배출하고, 전지셀의 외부 기압과 동일한 상태가 되면 가스 배출이 차단되고, 외부 수분 유입도 방지하는 과정을 가역적으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파우치형 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 개구가 형성된 라미네이트 시트를 준비하는 단계, (b) 상기 개구에 벤팅부를 부착하는 단계, (c) 상기 라미네이트 시트를 성형하여 파우치형 전지케이스를 제조하는 단계, 및 (d) 상기 파우치형 전지케이스에 전극조립체를 수납하고 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 파우치형 전지셀은 성형하기 이전에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구에 벤팅부를 부착한 상태에서, 전극조립체 수납부를 성형하는 것이 공정 편의성을 고려할 때 바람직하다.
다만, 필요에 따라, 상기 단계 (b)가 상기 단계 (c)와 단계 (d) 사이에 진행될 수 있으며, 또는, 상기 단계 (c)와 단계 (d) 사이에 라미네이트 시트에 개구를 형성하고 벤팅부를 부착하는 단계가 진행될 수 있다.
상기 벤팅부는 기공이 형성된 제1층과 기공이 없는 제2층이 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제1층과 제2층은 PTFE로 이루어질 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200: 파우치형 전지셀
101: 양극리드
102: 음극리드
110, 310: 파우치형 전지케이스
110a, 310a, 410a: 외부 수지층
110b, 310b, 410b: 금속층
110c, 310c, 410c: 내부 수지층
310d: 접착층
111: 제1전지케이스
112: 제2전지케이스
113: 전극조립체 수납부
130, 230, 330, 430: 벤팅부
131, 331, 431: 제1층
132, 332, 432: 제2층
215: 실링부

Claims (13)

  1. 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스;
    상기 파우치형 전지케이스 내부에 수납된 전극조립체; 및
    상기 파우치형 전지케이스의 내부 가스를 배출하기 위한 벤팅부;
    를 포함하고,
    상기 파우치형 전지케이스는 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 상기 개구의 내측에 부착되어 있는 벤팅부에 의해 개폐가 이루어지는 파우치형 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 벤팅부는 기공이 형성된 제1층과 기공이 없는 제2층이 적층된 구조로 이루어진 파우치형 전지셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1층과 상기 제2층은 동일한 소재로 이루어진 파우치형 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 소재는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)인 파우치형 전지셀.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층을 포함하고,
    상기 제1층과 상기 내부 수지층이 접촉하도록 벤팅부가 부착되는 파우치형 전지셀.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 내부 수지층의 일부가 상기 제1층의 기공 내부로 녹아 들어간 상태로 경화되면서, 상기 내부 수지층과 상기 제1층이 결합되는 파우치형 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 벤팅부는 상기 파우치형 전지케이스의 실링부 인접부에 부착되는 파우치형 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부가 형성된 제1전지케이스 및 상기 제1전지케이스와 결합하여 파우치형 전지케이스를 밀봉하는 제2전지케이스를 포함하고,
    상기 벤팅부는 상기 제1전지케이스의 중심부 및 상기 제2전지케이스의 중심부 중 적어도 어느 하나에 부착되는 파우치형 전지셀.
  9. (a) 개구가 형성된 라미네이트 시트를 준비하는 단계;
    (b) 상기 개구에 벤팅부를 부착하는 단계;
    (c) 상기 라미네이트 시트를 성형하여 파우치형 전지케이스를 제조하는 단계; 및
    (d) 상기 파우치형 전지케이스에 전극조립체를 수납하고 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 파우치형 전지셀의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 벤팅부는 기공이 형성된 제1층과 기공이 없는 제2층이 적층된 구조로 이루어진 파우치형 전지셀의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제1층과 상기 제2층은 동일한 소재로 이루어진 파우치형 전지셀의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 소재는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)인 파우치형 전지셀의 제조방법.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩.
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