KR20210143603A - 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 일측이 케이스 내부에 존재하고 타측이 케이스 외부에 존재하는 압력 감지장치를 포함하여 파우치형 이차전지 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 통해 파우치형 이차전지의 이상반응 또는 파우치형 이차전지의 수명을 예측할 수 있게 된다.

Description

내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지 {Pouch type secondary battery having the Pressure Measuring Device for measuring the internal pressure}
본원 발명은 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 상세하게는 비접촉 방식으로 압력을 측정하는 압력 감지장치를 케이스 내부에서 외부로 연장시켜 케이스 내부 압력을 직접 측정할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
최근 전지를 사용하는 기기가 다양해짐에 따라 고용량, 고밀도의 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 그 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지는 다양한 형태로 상용화되어 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 외형에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지로 구분된다. 그 중 파우치형 이차전지는 일반적으로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 케이스와 상기 케이스에 수납되는 이차전지로 구성된다. 상기 케이스가 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있기 때문에 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트의 두께를 조절하여 고용량, 고밀도의 이차전지를 얻을 수 있다. 또한 이차전지가 필요한 곳에 맞춰 전지를 다양한 형상으로 제조할 수 있는 장점이 있다.
하지만 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트를 성형하여 형성한 수납부에 전극조립체를 수납한 후, 이를 밀봉하기 때문에 상기 케이스 내부에서 발생하는 가스를 방출할 수 없는 단점이 있다.
이를 위해 일반적으로 파우치형 이차전지는 상기 케이스 내에 상기 케이스가 팽창할 수 있는 여유 공간을 두거나 상기 수납부와는 별도의 공간에 가스를 수납할 수 있는 가스 포켓을 두고 있다. 하지만 여유 공간이나 가스 포켓에서 수납할 수 있는 가스의 양이 한정되어 있어, 실재 파우치형 이차전지를 사용할 때, 언제 기능이 정지하는지 알기 어렵다. 이를 위해, 상기 파우치형 이차전지의 압력을 측정하여 파우치형 이차전지의 수명을 파악하고 파우치형 이차전지의 사용상 안전성을 향상시키고자 하는 연구들이 진행되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 압력 감지장치를 구비한 파우치형 이차전지의 상부 평면도이다.
도 1과 같이 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지는 수납부(11)를 구비한 케이스(10)의 외측, 즉 전극조립체(20)의 상부에 압력 감지장치(30)를 구비하고 있다. 이 때, 상기 압력 감지장치(30)는 상기 케이스(10) 중 가장 변화가 큰 중앙부에 위치하여 상기 압력의 변화, 즉 케이스의 팽창정도를 감지하고 있다. 하지만 케이스가 고르게 팽창하지 않는 경우 케이스 내부의 압력을 정확하게 측정하지 못하는 단점이 있다.
특허문헌 1은 전지 셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 전지 셀의 외면에 설치하여 전지 셀의 내부 압력을 검출하고 있으나, 상기 프로브의 위치에 따라 전지 셀의 팽창 정도가 달라지고, 이로 인해 케이스 내부에서 발생되는 가스로 인한 압력이 측정된 값이 달라 케이스의 파단 등을 미리 예측하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 파우치형 이차전지 내부의 압력을 정확하게 측정하여 케이스의 파단을 미리 예측하고, 안전성을 향상시킬 수 있는 구성이 필요하다.
한국 공개특허공보 제10-2017-0040919호(2017.04.14.)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전지 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 파우치형 이차전지 내부의 압력을 정확하게 측정하여 파우치형 이차전지의 수명을 정확하게 예측하고, 파우치형 이차전지의 안전성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체를 수납할 수 있는 수납부를 구비하고 있는 케이스 및 비접촉 방식으로 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하며, 상기 압력 감지장치는 상기 케이스를 관통하여 상기 케이스의 내부에서부터 외부로 연장되어 있을 수 있다.
또한 상기 압력 감지장치는 상기 수납부에 구비될 수 있다.
이 때 상기 전극조립체는 양극, 분리막, 음극으로 구성된 적층체, 상기 적층체에서 돌출되어 상기 적층체를 외부와 전기적으로 연결하기 위한 하나 이상의 전극 탭, 및 상기 전극 탭들이 전기적으로 연결되어 상기 케이스 외부로 돌출되어 있는 전극 리드를 포함하고, 상기 전극 탭들로 인해 형성된 공간에 상기 압력 감지장치가 구비될 수 있다.
또한 상기 케이스는 상기 수납부 내부에서 발생한 가스를 수용할 수 있는 가스 포켓을 별도로 구비하고 있고, 상기 압력 감지장치는 상기 가스 포켓에 구비되어 있을 수 있다.
상기 압력 감지장치는, 상기 케이스 내부에 위치하여 압력을 측정하는 측정부 상기 케이스 외부에 위치하여 상기 측정부와 외부 계측기를 연결하는 연결단자 및 상기 측정부와 상기 연결단자 사이에 위치하여 상기 케이스를 밀봉할 때 함께 밀봉되는 관통부를 포함할 수 있다.
또한 상기 관통부 중 적어도 일부는 절연필름이 제거되어 있는 결합부를 포함할 수 있다.
또한 상기 결합부는 외면이 구리로 이루어져 있을 수 있다.
상기 결합부는 상기 압력 감지장치의 기판이 위치하지 않은 부분에 구비되어 있을 수 있다.
상기 측정부는 내부에 젤과 같은 유동체를 구비하여 압력을 감지할 수 있다.
본원발명은 압력 전달장치로 상기 기재 중 어느 하나에 따른 파우치형 이차전지의 상부 및 하부를 가압하는 지그 및 상기 파우치형 이차전지 내부에서 외부로 돌출되어 있는 압력 감지장치와 연결되어 외부 기기에 상기 압력 정보를 전달하는 압력 전달장치를 포함할 수 있다.
상기 압력 전달장치는 외부 기기에 통신 방식으로 압력 정보를 전달할 수 있다.
본원발명은 압력 측정방법으로 (S1) 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지의 상부 및 하부를 지그로 가압하는 가압 단계 (S2) 상기 가압된 파우치형 이차전지에 장착된 압력 감지장치가 감지한 정보를 압력 전달장치로 전달하는 단계 및 (S3) 상기 압력 전달장치가 외부 기기로 압력 정보를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
본원발명은 상기 파우치형 이차전지를 포함하는 배터리 모듈일 수 있다. 또한 본원발명은 상기 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 일 수 있다.
또한 상기 배터리 팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
또한 상기 디바이스는 모바일 전자기기, 전지 기반 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); 전력저장용 시스템일 수 있다.
본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치형 이차전지 내부의 압력을 직접적으로 측정하여 파우치형 이차전지 내부의 가스 양 및 이를 통한 전지의 이상 여부를 파악할 수 있다.
또한 파우치형 이차전지의 수명을 정확하게 알 수 있어 파우치형 이차전지를 사용하는 사용자의 안전성이 향상되고, 사용자가 실시간으로 파우치형 이차전지의 수명 및 이상 여부를 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 압력 감지장치를 구비한 파우치형 이차전지의 상부 평면도이다.
도 2는 본원발명에 따른 압력 감지장치를 테라스부에 구비한 파우치형 이차전지의 측면 단면도이다.
도 3은 본원발명에 따른 압력 감지장치를 테라스부에 구비한 파우치형 이차전지를 촬영한 사진이다.
도 4는 본원발명에 따른 압력 감지장치가 장착된 테라스 부를 확대한 확대도이다.
도 5는 본원발명에 따른 압력 감지장치를 가스 포켓에 구비한 파우치형 이차전지의 측면 단면도이다.
도 6은 본원발명에 따른 압력 감지장치의 모식도이다.
도 7은 본원발명에 따른 압력 감지장치의 측정부를 촬영한 사진이다.
도 8은 본원발명에 따른 압력 감지장치 중 측정부의 외부 몰딩을 제거한 사진이다.
도 9는 본원발명에 따른 압력 측정장치를 촬영한 사진이다.
도 10은 본원발명에 따른 압력 측정장치의 모식도이다.
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.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 2는 본원발명에 따른 압력 감지장치를 테라스부에 구비한 파우치형 이차전지의 측면 단면도이고, 도 3은 본원발명에 따른 압력 감지장치를 테라스부에 구비한 파우치형 이차전지를 촬영한 사진이고, 도 4는 본원발명에 따른 압력 감지장치가 장착된 테라스 부를 확대한 확대도이다.
본원발명에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체(200)를 수납할 수 있는 수납부(110)를 구비하고 있는 케이스(100), 비 접촉 방식으로 압력을 측정하는 압력 감지장치(300)를 포함하며, 상기 압력 감지장치(300)는 상기 케이스(100)를 관통하여 상기 케이스(100)의 내측에서부터 외측으로 연장되어 있다.
먼저 케이스(100)에 관하여 설명하면, 상기 케이스(100)는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.
그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
상기 케이스(100)는 전극조립체(200)를 수납할 수 있는 수납부(110)를 구비하고 있다. 상기 수납부(110)는 라미네이트 시트의 형상을 변형시켜 전극조립체(200)를 수납할 수 있도록 측벽에 의해 둘러쌓여 있다.
상기 전극 조립체(200)는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다. 이하에서는 본원발명에 따른 전극조립체(200)를 스택형 조립체로 한정하여 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 젤리-롤형 조립체, 스택-폴딩형 조립체, 라미네이션-스택형 조립체 등 파우치형 이차전지 내에 수납될 수 있는 형태의 전극조립체(200)가 모두 사용될 수 있다.
이하에서 설명하는 전극조립체(200)는 양극, 분리막, 음극으로 구성된 적층체(210), 상기 적층체를 외부와 전기적으로 연결하기 위해 상기 양극 또는 음극에 연결되어 있는 전극 탭(220), 상기 전극 탭들이 전기적으로 연결되어 형성된 전극 리드(230)를 포함한다. 상기 전극 리드(230)는 상기 케이스(100)의 외부로 돌출되어 상기 파우치형 이차전지를 외부기기와 연결하는 역할을 수행한다.
본원발명에 따른 압력 감지장치(300)는 일측이 상기 케이스(100) 내에 위치하고, 타측은 상기 케이스(100) 외부에 존재하는 구조로, 상기 케이스(100)를 관통하는 형상을 가지고 있다.
상기 압력 감지장치(300)는 상기 수납부 내에 위치할 수 있다. 상기 수납부 내부는 전해액이 존재하는 경우가 있기 때문에 상기 압력 감지장치(300)는 방수가 가능한 재질로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 압력 감지장치(300)는 파우치형 이차전지의 밀도를 감소시키지 않으면서 성능에 영향을 주지 않기 위해 파우치형 이차전지 내의 잉여공간에 존재할 수 있다.
일례로, 상기 압력 감지장치(300)는 상기 케이스(100)의 테라스부(120)에 존재할 수 있다. 상기 테라스부(120)는 상기 케이스(100)를 밀봉하면서 형성된 잉여공간으로, 상기 전극조립체(200)의 전극 탭(220)들이 모여 상기 전극 리드(230)에 연결되는 공간이다. 상기 전극 탭(220)들이 하나로 모여 있어 일정한 공간이 형성되므로, 상기 압력 감지장치(300)가 차지하는 공간은 파우치형 이차전지의 밀도 및 성능에 영향을 주지 않는다.
또한 상기 압력 감지장치(300)가 상기 테라스부(120)에 존재함으로써 상기 케이스(100) 내의 압력의 변화를 직접적으로 측정하여 더 정확한 측정이 가능하다.
상기 압력 감지장치(300)는 도 4의 도면부호 300(a)와 같이 상기 테라스부(120) 중 상기 전극 리드(230)가 돌출되는 면에 돌출되어 있을 수도 있고, 도 4의 도면부호 300(b)와 같이 상기 테라스부(120) 중 상기 전극 리드(230)가 돌출되지 않는 면, 즉 상기 케이스(100)의 턱이 존재하는 부분에 위치하여 있을 수 있다.
상기 압력 감지장치(300)가 상기 300(a)와 같은 위치에 존재할 경우, 외부 기기에 의한 간섭에 의해 상기 압력 감지장치(300)가 손상되거나 상기 케이스(100)에서 이탈될 염려가 적은 장점이 있다. 이에 반해 상기 300(b)와 같은 위치에 상기 압력 감지장치(300)가 존재하는 경우, 상기 전극 리드(230)가 존재하는 케이스(100)의 밀봉력이 감소되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.
상기 압력 감지장치(300)가 장착되는 위치는 상기 파우치형 이차전지의 사용되는 장소 및 상기 케이스의 밀봉 정도 및 기타 사정에 따라 달라질 수 있다.
이 때 상기 압력 감지장치(300)는 상기 케이스(100)의 관통부를 최소화하면서 다양한 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 상기 케이스(100) 내부에 위치한 부분은 상기 가스로 인한 압력을 감지할 수 있는 최소한의 부분만이 존재하고, 외부에 노출되어 있는 부분은 다수의 단자들이 연결되어 다양한 기능을 수행할 수 있다. 상기 압력 감지장치(300)에 관한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 5는 본원발명에 따른 압력 감지장치를 가스 포켓에 구비한 파우치형 이차전지의 측면 단면도이다.
도 5에서 볼 수 있듯 본원발명에 따른 파우치형 이차전지는 상기 수납부(110) 내부의 가스를 수용할 수 있는 가스 포켓(130)을 별도로 구비하고 있을 수 있다. 상기 가스 포켓(130)에는 상기 수납부(110) 내부에서 상기 가스 포켓(130)으로만 가스가 이동할 수 있게 일방향 밸브가 존재할 수 있다.
본원발명에 따른 압력 감지장치(300)는 상기 가스 포켓(130)에 수납될 수 있다. 이 때, 상기 압력 감지장치(300)의 일측은 가스 포켓(130)의 내부에 존재하고 타측은 상기 가스 포켓(130)을 이루고 있는 케이스(100)의 외부에 존재할 수 있다.
상기와 같이 상기 가스 포켓(130)에 상기 압력 감지장치(300)가 존재함으로써 상기 압력 감지장치(300)가 전해액 등과 반응할 염려가 감소하고, 상기 가스 포켓(130) 내의 압력을 감지하므로 파우치형 이차전지의 수명이 다하였거나 이상상태를 감지할 수 있다.
도 6은 본원발명에 따른 압력 감지장치의 모식도이고, 도 7은 본원발명에 따른 압력 감지장치의 측정부를 촬영한 사진이다. 또한 도 8은 본원발명에 따른 압력 감지장치 중 측정부의 외부 몰딩을 제거한 사진이다.
본원발명에 따른 압력 감지장치(300)는 상기 케이스(100) 내부에 위치하여 압력을 측정하는 측정부(310), 상기 케이스(100) 외부에 위치하여 상기 측정부(310)과 외부 계측기를 연결하는 연결단자(320) 및 상기 측정부(310)와 상기 연결단자(320) 사이에 위치하여 상기 케이스(100)를 밀봉할 때 함께 밀봉되는 관통부(330)를 포함할 수 있다.
상기 측정부(310)는 압력에 의해 형태가 변형되었다가 외력이 제거되면 원형으로 복원이 가능한 젤과 같은 유동체를 포함하는 압력센서를 포함할 수 있다. 상기 측정부(310) 내의 젤은 외력에 의해 상기 젤의 형상이 변형되게 되고, 이러한 위치의 변화를 전기 신호로 변경하는 역할을 수행할 수 있다.
일례로 상기 측정부(310) 내의 젤은 압력으로 인해 분자간 충돌이 발생하고 이를 상기 젤과 연결된 단자들이 인지하는 방식으로 압력을 측정하는 경우를 들 수 있다.
또한 상기 젤은 압력에 의해 상기 젤의 형상이 변형되고 이를 측정막에 전달하여 측정막의 변형으로 압력을 측정하도록 할 수 있다. 상기 젤을 얇게 에칭해 다이어프램을 형성하고, 상기 다이어프램에 압력이 가해지면 브리지 회로에 의해 출력신호를 형성하도록 할 수 있다.
상기 젤의 하부 또는 젤의 중간에는 상기 젤에서 받은 압력을 외부로 전달하기 위한 센서가 존재할 수 있다. 이 때, 상기 젤은 상기 센서를 전해액이나 수분 등 외부 물질로부터 보호하는 역할을 수행할 수도 있다.
상기 젤의 일례로 실리콘 계열의 수지재를 들 수 있다. 이 때, 상기 측정부(310)는 도 7 및 도 8과 같이 전기적 신호를 연결단자(320)에 전달하는 전달부(311)와 연결된 센서 위에 상기 젤을 덮은 후, 이를 외부 몰딩으로 고정시킨 형태를 가지고 있을 수 있다. 상기 젤은 액상 형태에서 상기 센서를 덮도록 충진된 후, 열 경화 과정을 통해 젤 형태로 변형된 것일 수 있다.
상기 측정부(310)는 시중에 판매되는 LPS33HW 압력 센서, MS5840-02BA 압력 센서, MS5837-30BA 압력 센서를 들 수 있다.
상기 측정부(310)와 상기 연결단자(320)는 전달부(311)등을 이용해 상기 측정부(310)에서 발생한 전기적 신호를 주고받을 수 있다.
상기 연결단자(320)는 외부 기기와 연결될 수 있는 포트 형태일수도 있고, 상기 연결단자(320) 자체가 외부와 통신을 할 수 있는 형태일 수도 있다. 상기 연결단자(320)는 외부 기기와 직접 연결될 수도 있지만 무선통신 등을 이용하여 간접적으로 정보를 전달할 수도 있다. 또한 상기 연결단자(320)에 상기 가스의 발생 정도에 따라 표시를 달리하는 방식으로 파우치형 이차전지의 위험정도를 알려주는 것도 가능하다.
상기 관통부(330)는 상기 케이스(100)와 함께 밀봉되는 부분으로, 케이스(100)의 밀봉력을 향상시키기 위해 적어도 일부의 절연 필름을 제거한 결합부를 구비하고 있을 수 있다. 상기 결합부는 외면이 구리와 같이 상기 케이스(100)에 용접 또는 접착이 용이한 재질로 이루어져 있을 수 있다. 상기 결합부는 도 9와 같이 상기 압력 감지장치(300) 중 측정부(310), 전달부(311) 및 연결부(320). 즉 상기 압력 감지장치(300)의 기판이 존재하는 앞면(a)이 아닌 뒷면(b)에만 존재할 수 있다. 이는 상기 측정부(310)에서 전달된 전기적 신호의 손실을 막기 위한 것이다.
상기 결합부는 상기 압력 감지장치(300)의 뒷면(b) 중 상기 케이스(100)에 접촉하는 면 전체에 위치할 수 있다.
또한, 상기 압력 감지장치(300)의 앞면(a)을 상기 케이스(100)와 함께 밀봉하기 위해 상기 측정부(310)-전달부(311)-연결부(320)로 이루어지는 전기적 신호의 손실을 방지할 수 있는 방지부를 구비할 수 있다. 이 때, 상기 방지부는 상기 케이스(100)와 용접 또는 접착이 용이한 소재로 이루어져 있을 수 있다.
도 9은 본원발명에 따른 압력 측정장치를 촬영한 사진이고, 도 10은 본원발명에 따른 압력 측정장치의 모식도이다.
본원발명에 따른 압력 측정장치는 상기 기재된 파우치형 이차전지, 상기 파우치형 이차전지의 상부 및 하부를 가압하는 지그(400) 및 상기 파우치형 이차전지 내부에서 외부로 돌출되어 있는 압력 감지장치(300)와 연결되어 외부 기기에 상기 압력 정보를 전달하는 압력 전달장치(500)를 포함할 수 있다.
상기 지그(400)는 상기 파우치형 이차전지의 전극조립체(200)의 적층 방향과 동일한 방향으로 상기 전극조립체(200)가 손상되지 않을 정도의 가압력(F)을 주어 상기 케이스(100)가 팽창하지 않고 케이스(100)의 잉여부 또는 가스 포켓(130)에 가스가 이동하도록 하는 역할을 한다.
상기 지그(400)는 도 9와 같이 별도의 기기로서 상기 파우치형 이차전지 내부의 압력을 측정하기 위한 장비 중 하나일 수도 있으나, 상기 파우치형 이차전지가 외부 기기에 연결되어 작동될 때 상기 파우치형 이차전지가 장착되는 부분으로 대체될 수 있음은 자명하다. 상기와 같이 파우치형 이차전지가 장착되는 부분은 상기 파우치형 이차전지의 크기와 유사한 크기로 형성된 어느 정도의 강도가 있는 공간일 수 있다. 만약 상기 파우치형 이차전지가 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 경우, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 파우치형 이차전지 수납부가 상기 파우치형 이차전지의 크기로 구비되어 있을 수도 있다.
상기 압력 전달장치(500)는 외부 기기에 통신 방식으로 압력 정보를 전달할 수 있다. 이 때 상기 압력 전달장치(500)는 도 9 및 도 10과 같이 상기 압력 감지장치(300)와 별도의 부재로 존재할 수도 있지만, 압력 감지장치(300)와 일체로 형성되어 압력을 측정한 후 바로 외부로 전달할 수도 있다.
본원발명에 따른 압력 측정방법은, (S1)상기에서 언급된 파우치형 이차전지의 상부, 하부를 지그(400)로 가압한 상태에서 압력을 측정한다. 이 때, 압력측정은 (S2) 상기 가압된 파우치형 이차전지에 장착된 압력 감지 장치(300)에 의해 수행되는데, 상기 언급한 바와 같이 본원발명에 따른 압력 감지장치(300)는 상기 파우치형 이차전지 내부의 압력을 직접 측정한다. 이 때, 상기 압력 감지장치(300)는 상기 파우치형 이차전지 내부에서 발생한 압력 정보를 압력 전달장치(500)로 전달하고, 상기 압력 전달장치(500)에서 외부 기기로 압력 정보를 전달한다. 이 때, 상기 압력 감지장치(300) 자체에서 외부 기기로 압력 정보를 전달할 수도 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
10, 100 : 케이스
11, 110 : 수납부
120 : 테라스부
130 : 가스 포켓
20, 200 : 전극조립체
210 : 적층체
220 : 전극 탭
230 : 전극리드
30, 300, 300(a), 300(b) : 압력 감지장치
310 : 측정부
311 : 전달부
320 : 연결단자
330 : 관통부
400 : 지그
500 : 압력 전달장치
F : 가압력

Claims (12)

  1. 전극조립체를 수납할 수 있는 수납부를 구비하고 있는 케이스; 및
    비접촉 방식으로 압력을 측정하는 압력 감지장치;를 포함하며,
    상기 압력 감지장치는 상기 케이스를 관통하여 상기 케이스의 내부에서부터 외부로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지장치는 상기 수납부에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극조립체는 양극, 분리막, 음극으로 구성된 적층체, 상기 적층체에서 돌출되어 상기 적층체를 외부와 전기적으로 연결하기 위한 하나 이상의 전극 탭, 및 상기 전극 탭들이 전기적으로 연결되어 상기 케이스 외부로 돌출되어 있는 전극 리드를 포함하고,
    상기 전극 탭들로 인해 형성된 공간에 상기 압력 감지장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 수납부 내부에서 발생한 가스를 수용할 수 있는 가스 포켓을 별도로 구비하고 있고, 상기 압력 감지장치는 상기 가스 포켓에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지장치는,
    상기 케이스 내부에 위치하여 압력을 측정하는 측정부;
    상기 케이스 외부에 위치하여 상기 측정부와 외부 계측기를 연결하는 연결단자; 및
    상기 측정부와 상기 연결단자 사이에 위치하여 상기 케이스를 밀봉할 때 함께 밀봉되는 관통부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관통부 중 적어도 일부는 절연필름이 제거되어 있는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합부는 외면이 구리로 이루어져 있는 것을 포함하는 파우치형 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 압력 감지장치의 기판이 위치하지 않은 부분에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 측정부는 내부에 젤과 같은 유동체를 구비하여 압력을 감지하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지의 상부 및 하부를 가압하는 지그; 및
    상기 파우치형 이차전지 내부에서 외부로 돌출되어 있는 압력 감지장치와 연결되어 외부 기기에 상기 압력 정보를 전달하는 압력 전달장치;를 포함하는 압력측정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압력 전달장치는 외부 기기에 통신 방식으로 압력 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 압력측정장치.
  12. (S1) 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지의 상부 및 하부를 지그로 가압하는 가압 단계;
    (S2) 상기 가압된 파우치형 이차전지에 장착된 압력 감지장치가 감지한 정보를 압력 전달장치로 전달하는 단계; 및
    (S3) 상기 압력 전달장치가 외부 기기로 압력 정보를 전달하는 단계;를 포함하는 압력 측정방법.
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