KR20210155280A - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20210155280A
KR20210155280A KR1020200072597A KR20200072597A KR20210155280A KR 20210155280 A KR20210155280 A KR 20210155280A KR 1020200072597 A KR1020200072597 A KR 1020200072597A KR 20200072597 A KR20200072597 A KR 20200072597A KR 20210155280 A KR20210155280 A KR 20210155280A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
gate
flow path
secondary battery
gas
Prior art date
Application number
KR1020200072597A
Other languages
English (en)
Inventor
임훈희
김상훈
강민형
유형균
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200072597A priority Critical patent/KR20210155280A/ko
Priority to EP20941053.9A priority patent/EP4156396A1/en
Priority to US18/009,552 priority patent/US20230238641A1/en
Priority to PCT/KR2020/016190 priority patent/WO2021256630A1/ko
Priority to JP2022575822A priority patent/JP2023529684A/ja
Priority to CN202080101759.2A priority patent/CN115699431A/zh
Publication of KR20210155280A publication Critical patent/KR20210155280A/ko

Links

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
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • H01M50/333—Spring-loaded vent valves
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M50/121—Organic material
    • 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
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • 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
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/392—Arrangements for facilitating escape of gases with means for neutralising or absorbing electrolyte; with means for preventing leakage of electrolyte through vent holes
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • 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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은, 파우치 내에 전극조립체와 전해액이 삽입되어 있고 상기 파우치의 테두리에서 밀봉이 이뤄져 실링부가 형성되는 이차전지에 있어서, 일단은 파우치 내부를 향하고 타단은 파우치 외부를 향하도록 실링부에 고정되는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는, 파우치의 내측을 향하는 일단이 개구된 유로를 형성하고 상기 유로와 연결된 챔버를 구비하며, 상기 챔버에는 외부와 개통되도록 배출공이 형성된 바디; 상기 유로와 챔버의 경계를 형성하는 걸림턱에 안착되어 유로를 개방 또는 폐쇄하는 게이트; 및 상기 게이트가 닫히는 방향으로 탄성력이 작용하도록 장착되는 스프링;을 포함하고, 상기 파우치 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링의 탄성력을 극복하면 게이트의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 파우치 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링의 탄성력을 극복하면 게이트의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공으로 배출되므로 스웰링 발생을 효율적으로 방지할 수 있으며, 밸브 외부에서 수분 및 이물질의 유입을 차단할 수 있다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 파우치 내에 전극조립체와 전해액이 내장되는 이차전지에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 파우치 내에 가스가 생성되면 상기 가스를 외부로 배출할 수 있는 밸브를 구비한 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
휴대 기기 및 전기 자동차 분야 등에서 고효율 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러한 이차전지 중에서도 에너지 밀도가 높고 상대적으로 고전압을 유지할 수 있으며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있고 성능향상을 위한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
이차전지는 캔, 파우치 등과 같은 케이스 내에 전극조립체와 전해질이 내장되는 구조를 갖는다. 전극조립체는 양극, 분리막, 음극이 반복 적층된 구조를 갖되, 일반적으로 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태에서 둘둘 말아져 케이스 내에 내장되는 권취형, 일정한 크기로 양극, 분리막, 음극이 절단된 상태에서 적층이 이루어지는 스택형(적층형)으로 구분될 수 있다.
상기 권취형 전극조립체는 나선형으로 감겨지는 구조상, 원통형 전지에는 탑재가 적합한 반면에 각형 또는 파우치형 전지에는 공간 활용도에 있어서 불리하고, 반대로 스택형 전극조립체는 전극과 분리막 절단 시 크기 조절이 가능하므로 케이스에 맞는 각형태를 얻기 용이하나 제조과정이 상대적으로 복잡해지고 외부 충격에 상대적으로 취약한 단점이 있다. 그리고, 권취형과 스택형의 장점을 취합하도록 스택앤폴딩(Stack&Folding) 방식이 개발된 바 있다. 스택앤폴딩 방식은 폴딩분리막 위에 C타입바이셀(양극/분리막/음극/분리막/양극 적층구조를 갖는 바이셀)과 A타입바이셀(음극/분리막/양극/분리막/음극 적층구조를 갖는 바이셀)을 올려놓고 상기 바이셀들을 폴딩하여 제조가 이루어진다.
위와 같이 다양한 방식으로 제조되는 전극조립체는 캔 또는 파우치와 같은 케이스에 탑재가 이뤄진다.
이중, 파우치형 배터리는 단위 중량 및 체적 당 에너지밀도가 보다 높고 배터리의 박형화 및 경량화가 가능할 뿐 아니라 외장재로서의 재료비가 적게 드는 등 유리한 점이 많아 최근 그 개발이 활발하게 진행 중에 있다. 파우치(1)가 개구된 상태에서 전극조립체(3)가 탑재되는 모습이 도시된 도 1 에서 나타난 바와 같이, 파우치형 이차전지는 파우치(1)의 상측부분과 하측부분이 분리된 상태에서 전극조립체(3)가 내부에 안착되고 전해액이 주입되면 상측부분과 하측부분의 테두리(2)에 형성된 실링부들(2a, 2b)끼리 밀봉이 이뤄지도록 제조된다. 이때, 전극조립체(3)에서 인출된 전극리드(3a)의 끝단은 외부로 돌출되게 배치된 상태로 밀봉이 이뤄진다.
한편, 파우치형 배터리는 제조과정에서 충방전 공정이 이뤄지는 동안 그리고 제조가 이뤄진 후 충방전장치로 사용되는 동안에 스웰링(swelling)이 발생하는 문제가 있었다.
이러한 스웰링은 전해액이 기화되어 파우치(1) 내부에 가스가 발생하는 현상으로 파우치(1)의 외형을 변형시키고 이차전지의 충방전 성능을 저하시키며 심한 경우 폭발의 위험성까지 있었다.
따라서, 파우치(1) 내부에서 가스가 생성되면 이를 외부로 배출시켜 제거할 필요가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 파우치 내부에서 가스가 생성되어 내부압력이 증가하면 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 밸브를 구비한 이차전지를 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파우치 내에 전극조립체와 전해액이 삽입되어 있고 상기 파우치의 테두리에서 밀봉이 이뤄져 실링부가 형성되는 이차전지에 있어서, 일단은 파우치 내부를 향하고 타단은 파우치 외부를 향하도록 실링부에 고정되는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는, 파우치의 내측을 향하는 일단이 개구된 유로를 형성하고 상기 유로와 연결된 챔버를 구비하며, 상기 챔버에는 외부와 개통되도록 배출공이 형성된 바디; 상기 유로와 챔버의 경계를 형성하는 걸림턱에 안착되어 유로를 개방 또는 폐쇄하는 게이트; 및 상기 게이트가 닫히는 방향으로 탄성력이 작용하도록 장착되는 스프링;을 포함하고, 상기 파우치 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링의 탄성력을 극복하면 게이트의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 걸림턱에서 게이트가 안착되는 지점에는 게이트의 닫힘 시 밀폐가 이뤄지도록 오링이 장착된다.
상기 유로의 입구측에서 상기 바디에는 전해액의 침투를 방지하기 위한 방지막이 장착되며, 상기 방지막은 파우치 내부에 가스가 생성되어 내부 압력이 증가하면 찢어지거나 장착위치에서 이탈된다.
상기 방지막은 전해액과 화학반응을 일으키지 않는 물질로 제조된다. 본 발명에 따른 상기 방지막은 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 폴리테트라풀루오로에칠렌(Polytetrafluoroethylene) 재질의 박막으로 제조된다.
그리고, 상기 방지막은 감압접착제(Pressure Sensitive Adhesives)로 바디에 접착된다.
상기 챔버 내부에서 게이트의 활주 시 챔버 내의 공기가 배출되도록 보조배출공이 형성되되, 상기 보조배출공은 게이트를 사이에 두고 배출공의 대향측에 형성된다.
아울러, 상기 게이트는 걸림턱에 안착되는 본체 및 상기 본체에서 확장되어 유로로 진입하도록 돌출된 기둥부를 포함하고, 유로의 내주면과의 사이에서 밀폐가 이뤄지도록 상기 기둥부의 외주면에는 링 형상의 가스켓이 끼워진다.
상기 기둥부가 활주하는 동안 가스가 챔버로 서서히 유입될 수 있도록 상기 기둥부에는 둘레를 따라 경사면이 형성된다.
상기 밸브는 전극조립체에서 인출되어 파우치 외부로 돌출되는 전극리드와 평행하게 배치된다.
또한, 본 발명에서는 위와 같은 구성을 갖는 이차전지가 복수 개 결합되어 구성된 이차전지모듈이 추가적으로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 파우치 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링의 탄성력을 극복하면 게이트의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공으로 배출되므로 스웰링 발생을 효율적으로 방지할 수 있으며, 밸브 외부에서 수분 및 이물질의 유입을 차단할 수 있다.
상기 걸림턱에서 게이트가 안착되는 지점에는 오링이 장착되어 전해액의 누액을 방지할 수 있다.
아울러, 유로의 입구측에는 방지막이 장착되어 파우치 내부의 압력이 정상 범위에 있을 때 밸브로 전해액의 유입을 원천적으로 차단할 수 있다.
상기 방지막은 전해액과 화학반응을 일으키지 않는 물질로 제조되어 전해액의 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 밸브에는 배출공의 대향측에 보조배출공이 형성되어 밸브의 활주에 공기저항이 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 게이트는 가스켓이 끼워져 가스의 누출을 방지할 수 있고, 기둥부에는 경사면이 형성되어 가스가 서서히 배출될 수 있다.
도 1 은 파우치가 개구된 상태에서 전극조립체가 탑재되는 모습이 도시된 사시도.
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브가 이차전지에 장착된 모습이 나타난 도면.
도 3 은 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브에서 파우치 내에 가스가 발생되기 전에 게이트가 닫힌 상태의 단면모습(왼쪽), 파우치 내에 가스가 발생하고 상기 가스의 압력에 의해 게이트가 열린 상태의 단면모습(오른쪽)이 각각 도시된 도면
도 4 는 도 2 에서 가스켓의 장착상태가 더 명확히 나타난 도면.
도 5 는 본 발명의 제2실시예에 따라 상기 유로의 입구측에서 방지막이 장착된 단면모습(왼쪽) 및 상기 방지막이 장착위치에서 이탈된 단면모습(오른쪽)이 각각 도시된 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은파우치 내에 전극조립체와 전해액이 삽입되어 있고 상기 파우치의 테두리에서 밀봉이 이뤄져 실링부가 형성되는 이차전지에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브가 이차전지에 장착된 모습이 나타난 도면이고, 도 3 은 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브에서 파우치 내에 가스가 발생되기 전에 게이트가 닫힌 상태의 단면모습(왼쪽), 파우치 내에 가스가 발생하고 상기 가스의 압력에 의해 게이트가 열린 상태의 단면모습(오른쪽)이 각각 도시된 도면이며, 도 4 는 도 2 에서 가스켓의 장착상태가 더 명확하게 나타난 도면이다.
도면들을 참조하면, 이 실시예에 따른 이차전지는 밸브(100)를 포함하여 구성되되 상기 밸브(100)는 일단이 파우치(1) 내부를 향하고 타단은 파우치(1) 외부를 향하도록 실링부(2a, 2b)에 고정장착된다. 이때, 상기 밸브(100)는 전극조립체에서 인출되어 파우치(1) 외부로 돌출되는 전극리드(3a)와 간격을 두고 평행하게 배치된다.
상기 밸브(100)는 실링부에서 고정되며 내부로 가스가 출입할 수 있도록 유로(11)가 형성된 바디(10) 내에 게이트(20)가 장착된 구조를 갖는다.
즉, 도 3 에서 보다 더 상세히 도시된 바와 같이, 상기 바디(10)는 파우치(1)의 내측을 향하는 일단이 개구되며 거기에서부터 길이방향을 따라 타측으로 연장되는 형태로 유로(11)가 내부에 형성되고, 상기 유로(11)는 챔버(12)로 개통된다.
상기 챔버(12)는 유로(11)의 끝단과 대향하는 끝단이 막힌 구조를 갖되, 측벽의 일부분에서 외부와 개통되도록 배출공(13)이 형성된다. 상기 밸브(100)는 배출공(13)이 외부로 노출되는 상태로 실링부에 고정된다. 상기 바디(10)는 내화학성이 우수한 금속, 세라믹, 합성수지재 등으로 제조된다.
그리고, 상기 게이트(20)는 상기 유로(11)와 챔버(12)의 경계를 형성하는 걸림턱에 안착되어 유로(11)를 개방 또는 폐쇄한다. 상기 걸림턱은 유로(11)의 내경과 챔버(12)의 내경 차이로 인해 형성되는 경계지점으로써 상기 게이트(20)는 챔버(12) 내에서 걸림턱을 차폐할 수 있게 장착된다.
상기 게이트(20)는 게이트(20)가 닫히는 방향으로 탄성력이 작용하도록 스프링(30)과 연결된다. 상기 스프링(30)은 압축되는 힘에 저항하는 압축스프링으로써 일단은 챔버(12)의 (유로의 반대쪽면에 위치하는) 벽면에 고정되며 타단은 게이트(20)에 고정된다.
따라서, 상기 게이트(20)는 스프링(30)의 탄성력을 극복하는 힘이 가해져야 개방이 이뤄진다.
그리고, 상기 걸림턱에서 게이트(20)가 안착되는 지점에는 게이트(20)의 닫힘 시 밀폐가 이뤄지도록 오링(15)이 장착된다. 상기 오링(15)은 게이트(20)가 닫혔을 때 스프링(30)의 탄성력에 의해 가압되어 탄성변형됨으로써 게이트(20)와 바디(10) 사이에 발생할 수 있는 틈새를 밀폐한다.
아울러, 상기 챔버(12) 내부에서 게이트(20)의 활주 시 챔버(12) 내의 공기가 배출되도록 보조배출공(16)이 추가로 형성된다. 상기 보조배출공(16)은 게이트(20)를 사이에 두고 배출공(13)의 대향측에 형성되므로, 스프링(30)이 배치된 공간의 수축이 이뤄질 때 공기의 압축이 이뤄지기 전에 외부로 배출되어 게이트(20)의 활주가 공기저항에 의해 방해가 되는 것을 방지할 수 있다.
이 실시예에 따른 게이트(20)는 걸림턱에 안착되는 원판모양의 본체(21) 및 상기 본체(21)에서 확장되어 유로(11)로 진입하도록 돌출되는 원통모양의 기둥부(22)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(21)는 게이트(20)가 닫힌 상태에 있을 때 유로(11)와 챔버(12)사이를 차폐시키며, 상기 기둥부(22)는 본체(21)에서 연장되어 유로(11)로 진입함으로써 상기 본체(21)의 활주를 가이드한다.
아울러, 상기 기둥부(21)가 활주하는 동안 가스가 챔버(12)로 서서히 유입될 수 있도록 그리고, 유로(11)로 가스가 유입됐을 때 접촉면적을 증가시켜 압력이 집중될 수 있도록 상기 기둥부(21)에는 둘레를 따라 경사면(22a)이 형성될 수 있다. 상기 경사면(22a)은 소정의 각도로 기울어진 평면으로 형성되거나 볼록하게 라운딩 모양을 갖는 곡면으로 기둥부(22)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
아울러, 도 4 에 더 명확하게 나타난 바와 같이 유로(11)의 내주면과의 사이에서 밀폐가 이뤄지도록 상기 기둥부(11)의 외주면에는 복수 개의 링 형상의 가스켓(23)이 끼워질 수 있다.
따라서, 파우치(1) 내에 가스가 발생하기 전에 정상 압력 범위 내에 있는 경우에는 도 3 의 왼쪽 그림과 같이, 스프링(30)의 탄성력에 의해 게이트(20)는 유로(11)를 차폐한다.
그리고, 파우치(1) 내에 가스가 발생하여 파우치(1) 내부 압력이 상승하면 가스압력은 스프링(30)의 탄성력을 극복하고 게이트(20)를 밀어내고 도 3 의 오른쪽 그림과 같이 챔버(12)로 유입된 후 배출공(13)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 게이트의 개방이 이뤄지는 게이트(20)의 개변압은 스프링(30)의 탄성력 조절을 통해 다양하게 셋팅될 수 있다.
아울러, 상기 게이트(20)와 바디(10) 사이에 발생하는 마찰력 및 가스켓(23)과 바디(10) 사이에 의해 발생하는 마찰력에 의해 상기 게이트(20)는 개방이 이뤄질 때 작용하는 압력 보다 약간 더 압력이 낮아지더라도 열림이 유지되어 가스가 효율적으로 배출될 수 있다(예를 들어 가스압력이 0.1MPa 일 때 게이트가 열렸다면 가스가 외부로 배출되어 가스압력이 낮아져 0.1MPa 가 되도 게이트가 닫히지 않고 가령 0.05MPa 정도에서 닫히도록 설정될 수 있다).
또한, 바디(10)와 게이트(20) 사이의 접촉부분에는 밀봉성 및 마찰력을 저하시키기 위해 윤활제 및 진공구리스가 추가적으로 도포될 수 있고, 상기 윤활제와 진공구리스는 전해액과 반응하지 않는 재질 중에서 선택될 수 있다.
제2실시예
이 실시예에서는 제1실시예에 따른 밸브(100)의 바디(10)에서 유로(11)를 차폐하는 방지막(40)이 추가로 부착된 밸브가 제공된다.
도 5 는 본 발명의 제2실시예에 따라 상기 유로의 입구측에서 방지막이 장착된 단면모습(왼쪽) 및 상기 방지막이 장착위치에서 이탈된 단면모습(오른쪽)이 각각 도시된 도면이다.
도 5 를 참조하면, 상기 바디(10)에서 유로(11)의 입구측에는 전해액의 침투를 방지하기 위한 방지막(40)이 장착될 수 있다.
상기 방지막(40)은 파우치(1)의 내부압력이 증가하기 전에 불필요하게 유로(11)로 가스와 전해액이 유입되는 것을 방지하기 위해 제공된다.
상기 방지막(40)은 파우치(1) 내부에 가스가 생성되어 내부 압력이 증가하면 찢어지거나 장착위치에서 이탈되게 구성될 수 있다.
상기 방지막(40)은 전해액과 화학반응을 일으키지 않는 물질이면 특정 재질로 제한되지 않으나, 압력변화에 따라 용이하게 찢어짐이 발생할 수 있는 재질인 것이 바람직하다. 또는 압력변화에 민감하지 않은 재질이더라도 상기 방지막(40)을 접착시키는 접착제(41)의 민감도를 조절하여 이탈이 가능하게 구성함으로써 장착이 가능하다.
본 발명에 따른 상기 방지막(40)은 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 폴리테트라풀루오로에칠렌(Polytetrafluoroethylene) 재질의 박막으로 제조된다.
그리고, 상기 방지막를 접착하는 접착제(41)는 감압접착제(Pressure Sensitive Adhesives)가 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 파우치(1) 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링(30)의 탄성력을 극복하면 게이트(20)의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공(13)으로 배출되므로 스웰링 발생을 효율적으로 방지할 수 있으며, 밸브(100) 외부에서 수분 및 이물질의 유입을 차단할 수 있다.
상기 걸림턱에서 게이트(20)가 안착되는 지점에는 오링(15)이 장착되어 전해액의 누액을 방지할 수 있다.
아울러, 유로(11)의 입구측에는 방지막(40)이 장착되어 파우치(1) 내부의 압력이 정상 범위에 있을 때 밸브(100)로 전해액의 유입을 원천적으로 차단할 수 있다.
상기 방지막(40)은 전해액과 화학반응을 일으키지 않는 물질로 제조되어 전해액의 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 밸브(100)에는 배출공(13)의 대향측에 보조배출공(16)이 형성되어 밸브(100)의 활주에 공기저항이 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 게이트(20)는 가스켓(23)이 끼워져 가스의 누출을 방지할 수 있고, 기둥부(22)에는 경사면(22a)이 형성되어 가스가 서서히 배출될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 바디
11 : 유로
12 : 챔버
13 : 배출공
14 : 가스켓
15 : 오링
16 : 보조배출공
20 : 게이트
21 : 본체
22 : 기둥부
30 : 스프링
40 : 방지막
100 : 밸브

Claims (11)

  1. 파우치 내에 전극조립체와 전해액이 삽입되어 있고 상기 파우치의 테두리에서 밀봉이 이뤄져 실링부가 형성되는 이차전지에 있어서,
    일단은 파우치 내부를 향하고 타단은 파우치 외부를 향하도록 실링부에 고정되는 밸브를 포함하고,
    상기 밸브는,
    파우치의 내측을 향하는 일단이 개구된 유로를 형성하고 상기 유로와 연결된 챔버를 구비하며, 상기 챔버에는 외부와 개통되도록 배출공이 형성된 바디;
    상기 유로와 챔버의 경계를 형성하는 걸림턱에 안착되어 유로를 개방 또는 폐쇄하는 게이트; 및
    상기 게이트가 닫히는 방향으로 탄성력이 작용하도록 장착되는 스프링;을 포함하고,
    상기 파우치 내부에서 가스가 생성되고 상기 가스의 압력이 스프링의 탄성력을 극복하면 게이트의 개방이 이뤄져 상기 가스는 배출공으로 배출되는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림턱에서 게이트가 안착되는 지점에는 게이트의 닫힘 시 밀폐가 이뤄지도록 오링이 장착된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로의 입구측에서 상기 바디에는 전해액의 침투를 방지하기 위한 방지막이 장착되며, 상기 방지막은 파우치 내부에 가스가 생성되어 내부 압력이 증가하면 찢어지거나 장착위치에서 이탈되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방지막은 전해액과 화학반응을 일으키지 않는 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방지막은 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 폴리테트라풀루오로에칠렌(Polytetrafluoroethylene) 재질의 박막으로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 방지막은 감압접착제(Pressure Sensitive Adhesives)로 바디에 접착된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에서 게이트의 활주 시 챔버 내의 공기가 배출되도록 보조배출공이 형성되되, 상기 보조배출공은 게이트를 사이에 두고 배출공의 대향측에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트는 걸림턱에 안착되는 본체 및 상기 본체에서 확장되어 유로로 진입하도록 돌출된 기둥부를 포함하고, 유로의 내주면과의 사이에서 밀폐가 이뤄지도록 상기 기둥부의 외주면에는 링 형상의 가스켓이 끼워진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기둥부에는 둘레를 따라 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는 전극조립체에서 인출되어 파우치 외부로 돌출되는 전극리드와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 이차전지가 복수 개 결합되어 구성된 이차전지모듈.
KR1020200072597A 2020-06-15 2020-06-15 이차전지 KR20210155280A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072597A KR20210155280A (ko) 2020-06-15 2020-06-15 이차전지
EP20941053.9A EP4156396A1 (en) 2020-06-15 2020-11-17 Secondary battery
US18/009,552 US20230238641A1 (en) 2020-06-15 2020-11-17 Secondary Battery
PCT/KR2020/016190 WO2021256630A1 (ko) 2020-06-15 2020-11-17 이차전지
JP2022575822A JP2023529684A (ja) 2020-06-15 2020-11-17 二次電池
CN202080101759.2A CN115699431A (zh) 2020-06-15 2020-11-17 二次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072597A KR20210155280A (ko) 2020-06-15 2020-06-15 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210155280A true KR20210155280A (ko) 2021-12-22

Family

ID=79164368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200072597A KR20210155280A (ko) 2020-06-15 2020-06-15 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230238641A1 (ko)
EP (1) EP4156396A1 (ko)
JP (1) JP2023529684A (ko)
KR (1) KR20210155280A (ko)
CN (1) CN115699431A (ko)
WO (1) WO2021256630A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4678725A (en) * 1983-05-11 1987-07-07 Matsushita Electric Industrial Co., Inc. Hermetically sealed storage battery
JP5261884B2 (ja) * 2006-03-28 2013-08-14 大日本印刷株式会社 リチウムイオン電池
KR100814778B1 (ko) * 2006-04-20 2008-03-19 현대에너셀 주식회사 2차전지의 배기장치
JP7040293B2 (ja) * 2018-05-28 2022-03-23 大日本印刷株式会社 電池
JP6579283B1 (ja) * 2019-02-04 2019-09-25 大日本印刷株式会社 弁及びこれを備える包装体

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023529684A (ja) 2023-07-11
EP4156396A1 (en) 2023-03-29
CN115699431A (zh) 2023-02-03
WO2021256630A1 (ko) 2021-12-23
US20230238641A1 (en) 2023-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8071231B2 (en) Secondary battery including one-way exhaust valve
US7771862B2 (en) Cap assembly and a safety valve for a secondary battery
US8956743B2 (en) Secondary battery including one-way exhaust member
US20210119300A1 (en) Cover assembly of secondary battery and secondary battery
US20060093895A1 (en) Rechargeable battery
US11094985B2 (en) Secondary battery and top cover assembly thereof
CN110071232B (zh) 可再充电电池
US9620751B2 (en) Dual sealing cap assembly and cylindrical secondary battery including the same
KR101264425B1 (ko) 캡조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20210155280A (ko) 이차전지
KR20150134566A (ko) 원통형 이차 전지
CN217062399U (zh) 用于二次电池的排气装置、袋状二次电池及电池模块
US20050042517A1 (en) Lithium secondary battery and separator therefor
KR20220048791A (ko) 이차전지 및 이차전지의 제조 방법
US20230223645A1 (en) Secondary Battery
KR101793435B1 (ko) 리튬 이차전지
US20230253665A1 (en) Pouch-Shaped Battery Cell Including Sealed Portion Venting Adjustment Means
US20230216133A1 (en) Secondary Battery And Method For Manufacturing The Same
KR100280722B1 (ko) 각형 이차전지의 전극 롤
JP2006099974A (ja) 電池の封口体、密閉式二次電池及び密閉式二次電池の充電方法
US20230402702A1 (en) Battery Cell, and Battery Module, Battery Pack and Vehicle Including the Same
KR20220169418A (ko) 이차전지용 벤트 실링 캡 및 이를 포함하는 이차전지
KR20220033945A (ko) 이차전지용 파우치
KR20230053523A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination