KR20220015252A - 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20220015252A
KR20220015252A KR1020200095539A KR20200095539A KR20220015252A KR 20220015252 A KR20220015252 A KR 20220015252A KR 1020200095539 A KR1020200095539 A KR 1020200095539A KR 20200095539 A KR20200095539 A KR 20200095539A KR 20220015252 A KR20220015252 A KR 20220015252A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
battery cell
electrode assembly
elastic member
type battery
Prior art date
Application number
KR1020200095539A
Other languages
English (en)
Inventor
엄재호
김도현
김경하
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 KR1020200095539A priority Critical patent/KR20220015252A/ko
Publication of KR20220015252A publication Critical patent/KR20220015252A/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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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
    • H01M50/20—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
    • H01M50/204—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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • 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
    • 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

Abstract

본원발명은, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스, 상기 전지케이스에 수용되는 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 외면 중 적어도 일부에 부가되는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재는 열전도성 아크릴계 물질로 이루어진 파우치형 전지셀에 대한 것으로서, 상기 전지케이스 내부에 상기 탄성부재를 배치함으로써 전극조립체의 부피 팽창을 흡수함으로써 전지셀의 부피 증가를 최소화하고, 외부 충격으로부터 전지셀을 보호할 수 있다.

Description

탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 {Pouch-type Battery Cell Comprising Elastic Member and Battery Pack Comprising the Same}
본원발명은 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것이다. 구체적으로 전지셀의 충방전시 발생할 수 있는 전극조립체의 크기 변화에 대응하여 형태가 변형되고, 외부의 물리적 충격을 흡수하여 전극조립체를 보호할 수 탄성부재를 전지케이스 내부에 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 적층되고, 리튬 이온이 상기 양극과 음극 사이를 이동하면서 충방전이 반복적으로 이루어질 수 있다. 리튬 이차전지의 충방전 과정에서 전극조립체의 팽창과 수축이 반복적으로 이루어지는 바, 전지셀의 두께 변화에 따른 형태 변형이 생길 수 있다. 전해액 부반응에 따른 스웰링(swelling) 현상에 의해서도 전지셀이 팽창하게 된다. 전극조립체의 크기 변형은 복수의 전지셀들이 밀착 배치되는 경우에 인접하는 전지셀들을 손상시킬 수 있다.
리튬 이차전지의 반복적인 충방전에 의해 리튬 이차전지가 과열될 수 있는데, 이는 전지 내부 부반응 속도를 더욱 증가시킨다. 증가된 부반응은 다시 리튬 이차전지의 온도를 더욱 증가시키며 열폭주 현상으로 발전될 수 있다.
이와 같이 리튬 이차전지의 안전성을 위해서 전지 내의 열에너지를 전지셀 외부로 신속하게 배출하는 방열이 무엇보다 중요하다.
특허문헌 1은 파우치에 내장되고, 파우치편의 내향면에 밀착한 상태로 전극조립체로부터 발생하는 열을 흡열하여 파우치 외부로 배출함과 동시에, 전극조립체가 내장된 파우치를 수평면상에 세워 놓을 수 있도록 지지력을 제공하는 파우치형 이차전지용 방열지지부재 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지를 개시한다.
상기 특허문헌 1의 방열지지부재는 전극조립체로부터 발생한 열을 파우치 외부로 배출하고, 전지셀을 수평면상에 세워 놓을 수 있도록 지지력을 제공하는 기능을 발휘하고 있으나, 전극조립체의 팽창에 따른 부피 변화를 흡수할 수 있는 기능을 제시하지는 못한다.
특허문헌 2는 배터리 셀들 사이에 개재되는 계면 플레이트로서, 평판 모양으로 발포 성형된 다공성의 메탈폼 플레이트와 상기 메탈폼 플레이트의 양측면에 적층되는 시트 플레이트로 이루어지는 배터리 셀용 방열판을 개시한다.
상기 특허문헌 2의 방열판은 배터리 셀들 사이에 개재되어 배터리 모듈을 구성하게 되는 바, 배터리 모듈을 조립하는 공정에서 배터리 셀과 상기 방열판을 교대로 배치하여 조립해야 하기 때문에 조립 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
이와 같이 전지셀의 방열을 돕고, 전극조립체의 팽창에 따른 전지셀의 부피 증가에 대응할 수 있으며, 전지팩의 제조 공정까지 간소화할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
한국 공개특허공보 제2014-0090335호 (2014.07.17) 한국 공개특허공보 제2013-0031147호 (2013.03.28)
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전지셀의 충방전시 발생할 수 있는 전극조립체의 크기 변화에 대응하여 형태가 변형되고, 외부의 물리적 충격을 흡수하여 전극조립체를 보호하면서 전지셀에서 발생되는 열을 빠르게 외부로 전달할 수 있는 탄성부재를 전지케이스 내부에 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본원발명은 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스, 상기 전지케이스에 수용되는 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 외면 중 적어도 일부에 부가되는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재는 열전도성 아크릴계 물질로 이루어진 파우치형 전지셀을 제공한다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 탄성부재는 실리콘을 포함하지 않을 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 탄성부재는 상대적으로 강성인 아크릴계 물질로 이루어진 제1층, 및 상기 제1층에 비하여 연성인 아크릴계 물질로 이루어진 제2층을 포함하는 층상 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2층이 상기 전극조립체와 접촉하도록 배치될 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 외면에 부가될 수 있다. 또한, 상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 전극탭 및 전극리드 연결부까지 연장되어 배치될 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 전극조립체가 팽창 변형되어 두께가 일정하지 않을 경우, 상기 전극조립체의 두께 증가가 큰 부분에 부가된 상기 제2층의 두께는 얇아지고, 상기 전극조립체의 두께 증가가 작은 부분에 부가된 상기 제2층의 두께는 두꺼워지도록 상기 제2층의 두께 변화가 동반될 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 제1층의 두께는 상기 제2층의 두께보다 얇을 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 탄성부재는 유전체일 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 전지셀에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 외면에 부가되어 고정될 수 있도록 접착성이 있는 소재로 이루어질 수 있다.
본원발명은 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공하는 바, 상기 전지팩은 복수의 파우치형 전지셀들이 밀착 배치된 전지셀 적층체, 및 상기 전지셀 적층체를 수용하는 팩케이스를 포함하고, 상기 복수의 파우치형 전지셀들 사이, 및 상기 전지셀 적층체와 상기 팩케이스 사이에는 보형물이 배치되지 않는 구조로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본원발명에 따른 파우치형 전지셀은 전지케이스 내부에 탄성부재를 수납한 형태인 바, 파우치형 전지셀 자체로 외부 충격으로부터 전극조립체를 보호할 수 있다.
또한 상기 파우치형 전지셀을 이용하여 전지모듈 또는 전지팩을 조립할 때, 전지셀들의 부피 팽창을 완화하기 위한 패드와 같은 부재를 추가로 필요하지 않는 바, 전지모듈 또는 전지팩의 조립 공정을 간소화할 수 있다.
또한 상기 탄성부재는 전극조립체의 전극조립체의 크기 변화에 대응하여 형태가 변형되는바, 전체적인 전지셀의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
또한 상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 두께 증가와 비례하여 두께가 감소되므로 상기 전극조립체가 팽창되어 외면이 평평하지 않더라도 상기 전극조립체 외면에 대한 부착 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 분해사시도이다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 수직 단면도이다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 부분 확대도이다.
도 4는 본원발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 수직 단면도이다.
도 5는 본원발명에 따른 전극조립체의 팽창에 따른 탄성부재의 변형 상태를 나타내는 수직 단면도이다.
도 6은 본원발명에 따른 전지셀을 포함하는 전지팩의 분해사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 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.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 파우치형 전지셀의 수직 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원발명에 따른 파우치형 전지셀(100)은 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스(110), 전지케이스(110)에 수용되는 전극조립체(120), 전극조립체(120)의 상면 및 하면의 외면 각각에는 탄성부재(130)가 부가되어 있다.
파우치형 전지셀(100)은 탄성부재(130)가 전극조립체(120)의 상면 외면과 하면 외면 각각에 배치되어 있으나, 이와 달리, 전극조립체의 상면의 외면, 또는 전극조립체의 하면의 외면에 배치될 수 있다.
전지케이스(110)는 파우치형 전지셀의 절연성을 확보하기 위한 외부 수지층, 수분을 차단하기 위한 금속층, 및 전지케이스의 밀봉을 위한 접착층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진다.
전지케이스(110)는 상부케이스(111)와 하부케이스(112)가 일체형인 형태로서, 3개의 외주변에서 열융착 실링이 이루어지도록 도시되어 있으나, 이와 달리, 상부케이스와 하부케이스가 서로 분리되어 4개의 외주변에서 열융착 실링이 이루어지는 형태의 전지케이스를 사용할 수 있다.
전극조립체(120)는 서로 다른 방향으로 전극리드(121)가 돌출되는 양방향 전극조립체를 도시하고 있으나, 전극조립체의 형태는 이에 한정되지 않으며, 양극리드 및 음극리드가 동일한 방향으로 돌출되는 단방향 전극조립체를 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2의 전극조립체는 양극(124) 및 음극(125)이 분리막(도시하지 않음)을 사이에 개재한 상태로 적층된 스택형 전극조립체를 도시하고 있으나, 본원발명에 따른 전극조립체는, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 전극조립체는, 분리막이 개재된 상태로 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 적층되어 있는 스택형 전극조립체, 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리 시트에 의해 권취되어 있는 스택-폴딩형 전극조립체, 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 라미네이션-스택형 전극조립체, 또는 하나의 양극판과 하나의 음극판이 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 권취형 전극조립체일 수 있다.
상기 탄성부재는 열전도성 물질로 이루어지며, 상기 전극조립체의 외면에 부가된 탄성부재는 전지케이스와도 밀착되도록 배치되는 바, 상기 전극조립체에서 충방전 과정에서 발생한 열 에너지를 전지케이스 외측으로 빠르게 배출할 수 있다.
상기 탄성부재는 아크릴계 물질로 이루어지는 바, 전해액과 반응하지 않고, 탄성이 있는 성질을 갖으며, 유전체일 수 있다.
따라서, 전해액과의 부반응에 의해 발생하는 기체에 의해 파우치형 전지셀이 팽창되는 문제가 발생하지 않는다.
또한, 탄성이 있는 탄성부재를 전극조립체에 부가한 형태인 바, 상기 파우치형 전지셀의 충방전에 따라 전극조립체의 부피가 팽창하는 경우, 상기 탄성부재가 수축하면서 상기 전극조립체의 팽창된 부피 증가를 상쇄할 수 있다.
또한, 상기 파우치형 전지셀 내부에서 발생하는 가스에 의해 상기 전지케이스가 팽창하게 되더라도, 상기 탄성부재가 수축되면서 상기 전지케이스의 팽창을 최소화할 수 있다.
상기 탄성부재는 아크릴계 물질로 이루어지는 바, 상기 아크릴계 물질은 전해액과 화학적인 반응을 하면서 파우치형 전지셀의 기능에 영향을 주지 않는다면, 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 상기 아크릴계 물질은, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 탄성부재는 파우치형 전지셀의 내부에서 전극조립체의 외면에 장착되기 때문에, 전기가 통하지 않는 것이 바람직한 바, 상기 탄성부재는 유전체일 수 있다.
한편, 실리콘은 전해액과 반응할 위험이 있으며 부피 팽창성이 강한 위험이 있는 바, 상기 탄성부재는 실리콘을 포함하지 않는다.
도 3은 도 1의 부분 확대도이다.
도 3을 참조하면, 탄성부재(130)는 상대적으로 강성인 아크릴계 물질로 이루어진 제1층(131), 및 상대적으로 연성인 아크릴계 물질로 이루어진 제2층(132)을 포함하는 층상 구조로 이루어진다.
즉, 제1층(131)과 제2층(132)은 경계면에서는 서로 간에 접착된 상태이나, 강성인 제1층(131)은 두께 및 형태의 변형이 거의 일어나지 않는 반면, 연성인 제2층(132)은 힘이 인가된 부분은 눌리면서 두께가 얇아지고 그 외의 부분은 두께 변화가 없는 형태일 수 있다. 또는, 힘이 인가된 부분이 눌리면서 두께가 얇아지면, 이에 인접하는 부분은 풍선효과에 의해 부피가 팽창되는 형태일 수 있다.
이와 같은 제2층의 성질과 충방전에 따른 조립체의 부피 팽창을 고려할 때, 상기 제2층이 상기 전극조립체와 접촉하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 전극조립체의 부피가 팽창하더라도 상기 탄성부재가 증가된 부피 증가를 상쇄시킬 수 있을 뿐 아니라, 전극조립체가 부분적으로 팽창 정도에 차이가 있어서 표면이 평평하지 않게 되더라도, 상대적으로 강성으로 이루어져 형태 변형이 적은 제1층이 외곽에 배치하는 바, 탄성부재를 포함한 전극조립체의 두께 편차를 최소화할 수 있다.
또한, 전극조립체의 표면이 평평하지 않더라도, 상기 형태 변형이 자유로운 제2층이 상기 전극조립체와 접촉하도록 배치되는 바, 상기 탄성부재가 상기 전극조립체의 표면에 부착된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
이와 같은 제1층 및 제2층의 성질을 고려할 때, 형태 변형이 적은 제1층의 두께는 형태변형이 큰 제2층의 두께보다 얇게 형성된다.
한편, 탄성부재는 상기 전극조립체의 외면에 부가되어 고정될 수 있도록 접착성이 있는 소재로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 탄성부재의 제2층에는 접착성 있는 소재가 혼합된 형태일 수 있고, 또는, 제2층의 표면에 잡착층이 형성될 수 있다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 수직 단면도이다.
도 4를 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 파우치형 전지셀(100)과 비교할 때, 탄성부재(230)가 전극 탭 및 전극리드 연결부에 더 부가된 점에 차이가 있다.
파우치형 전지셀(200)에서 전극 탭 및 전극리드 연결부재는 일반적으로 비어있는 공간인 바, 탄성부재(230)를 부가하더라도 파우치형 전지셀의 부피 증가가 문제되지 않는다.
또한, 전극 탭 부분은 전극조립체에서 발열이 가장 심한 부분인 점을 고려할 때, 열전도성이 있는 탄성부재가 전극 탭 및 전극리드 연결부에 부가되는 경우, 파우치형 전지셀의 방열성이 향상될 수 있다.
이외에 파우치형 전지셀(200)에 대한 설명은 도 1 및 도 2에서 파우치형 전지셀(100)에 대해 설명한 내용을 동일하게 적용할 수 있으므로 생략한다.
도 5는 전극조립체의 팽창에 따른 탄성부재의 변형 상태를 나타내는 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, 전극조립체(120)의 상면 및 하면 각각에 탄성부재(130)가 부가된 상태의 수직 단면도를 도시하고 있다.
전극조립체(120)는 부분적으로 두께가 다르게 팽창된 상태인 바, 중심부 전극조립체의 두께(a1)는 끝단부 전극조립체의 두께(a2) 보다 더 두껍게 변형되었다.
탄성부재(130)는 상대적으로 강성인 아크릴계 물질로 이루어진 제1층(131)과 상대적으로 연성인 아크릴계 물질로 이루어진 제2층(132)을 포함하는 층상 구조로 이루어지며, 전극조립체(120)와 제2층(132)이 접하도록 이루어진다.
이와 같이 전극조립체(120)가 팽창되어 두께 편차가 발생하는 경우, 전극조립체의 두께 증가와 비례하여 제2층의 두께 감소가 이루어지도록, 제2층의 두께 변화가 동반된다.
즉, 전극조립체의 두께가 변하기 이전에는 탄성부재의 제2층(132) 두께가 일정하게 유지되었으나, 전극조립체(120)의 두께 증가가 큰 중심부에 부가된 중심부 제2층의 두께(b1)는 전극조립체(120)의 두께 증가를 수용하면서 얇아지게 되는 바, 중심부 제2층의 두께(b1)가 끝단부 제2층의 두께(b2)보다 얇아진다.
이와 같이, 제2층(132)은 전극조립체의 두께 증가를 수용하도록 얇아지고, 제1층(131)은 두께 증가가 거의 발생하지 않는 바, 제2층의 두께를 전극조립체의 두께 증가를 수용할 수 있는 정도의 두께로 설정하는 경우, 전극조립체(120)의 두께 증가 전후에 탄성부재의 두께와 전극조립체의 두께의 합은 일정하게 유지된다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해사시도이다.
도 6을 참조하면, 전지팩(300)은 복수의 파우치형 전지셀들이 밀착 배치된 전지셀 적층체(350), 및 상부 팩케이스(301) 및 하부 팩케이스(302)로 구성되는 팩케이스를 포함한다.
상기 파우치형 전지셀들은 전지케이스 내부에 탄성부재가 부가된 형태인 바, 상기 파우치형 전지셀들의 스웰링에 따른 부피 증가를 상기 탄성부재가 완충시켜줄 수 있다.
따라서, 본원발명에 따른 전지팩은, 상기 복수의 파우치형 전지셀들 사이, 및 상기 전지셀 적층체와 상기 팩케이스 사이에는 보형물이 배치되지 않는 형태로 이루어지는 바, 전지팩의 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200: 파우치형 전지셀
110, 210: 전지케이스
111: 상부케이스
112: 하부케이스
120, 220: 전극조립체
121, 221: 전극리드
124, 224: 양극
125, 225: 음극
130, 230: 탄성부재
131: 제1층
132: 제2층
300: 전지팩
301: 상부 팩케이스
302: 하부 팩케이스
350: 전지셀 적층체
a1: 중심부 전극조립체의 두께
a2: 끝단부 전극조립체의 두께
b1: 중심부 제2층의 두께
b2: 끝단부 제2층의 두께

Claims (11)

  1. 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스;
    상기 전지케이스에 수용되는 전극조립체; 및
    상기 전극조립체의 외면 중 적어도 일부에 부가되는 탄성부재;
    를 포함하고,
    상기 탄성부재는 열전도성 아크릴계 물질로 이루어진 파우치형 전지셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 실리콘을 포함하지 않는 파우치형 전지셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상대적으로 강성인 아크릴계 물질로 이루어진 제1층, 및 상기 제1층에 비하여 연성인 아크릴계 물질로 이루어진 제2층을 포함하는 층상 구조로 이루어진 파우치형 전지셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2층이 상기 전극조립체와 접촉하도록 배치되는 파우치형 전지셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 외면에 부가되는 파우치형 전지셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 전극탭 및 전극리드 연결부까지 연장되어 배치되는 파우치형 전지셀.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 전극조립체가 팽창 변형되어 두께가 일정하지 않을 경우, 상기 전극조립체의 두께 증가가 큰 부분에 부가된 상기 제2층의 두께는 얇아지고, 상기 전극조립체의 두께 증가가 작은 부분에 부가된 상기 제2층의 두께는 두꺼워지도록 상기 제2층의 두께 변화가 동반되는 파우치형 전지셀.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1층의 두께는 상기 제2층의 두께보다 얇은 파우치형 전지셀.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 유전체인 파우치형 전지셀.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 전극조립체의 외면에 부가되어 고정될 수 있도록 접착성이 있는 소재로 이루어진 파우치형 전지셀.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지셀을 포함하는 전지팩으로서,
    복수의 파우치형 전지셀들이 밀착 배치된 전지셀 적층체, 및 상기 전지셀 적층체를 수용하는 팩케이스를 포함하고,
    상기 복수의 파우치형 전지셀들 사이, 및 상기 전지셀 적층체와 상기 팩케이스 사이에는 보형물이 배치되지 않는 전지팩.
KR1020200095539A 2020-07-30 2020-07-30 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 KR20220015252A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200095539A KR20220015252A (ko) 2020-07-30 2020-07-30 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200095539A KR20220015252A (ko) 2020-07-30 2020-07-30 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220015252A true KR20220015252A (ko) 2022-02-08

Family

ID=80251739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200095539A KR20220015252A (ko) 2020-07-30 2020-07-30 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220015252A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023197858A1 (zh) * 2022-04-12 2023-10-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池以及用电装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130031147A (ko) 2011-09-20 2013-03-28 현대자동차주식회사 배터리 셀용 방열판 및 이를 갖는 배터리 모듈
KR20140090335A (ko) 2013-01-07 2014-07-17 에스케이이노베이션 주식회사 자립능력을 갖는 파우치형 이차전지용 방열지지부재 및 이를 갖는 파우치형 이차전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130031147A (ko) 2011-09-20 2013-03-28 현대자동차주식회사 배터리 셀용 방열판 및 이를 갖는 배터리 모듈
KR20140090335A (ko) 2013-01-07 2014-07-17 에스케이이노베이션 주식회사 자립능력을 갖는 파우치형 이차전지용 방열지지부재 및 이를 갖는 파우치형 이차전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023197858A1 (zh) * 2022-04-12 2023-10-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池以及用电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101785538B1 (ko) 배터리 모듈
KR101067627B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈
CN114421062A (zh) 二次电池模块
EP3382789B1 (en) Heat-dissipation material, manufacturing method the same, and battery module including the heat-dissipation material
US20090208828A1 (en) Electric device assembly and film-covered electric device structure
EP4044339A1 (en) Battery module and battery pack including same
WO2006009062A1 (ja) 収納部材、収納ケースおよび筐体
KR20180085129A (ko) 전극조립체의 외면에 대면하여 위치하는 전극리드를 포함하는 전지셀
EP3982464B1 (en) Battery module
KR101400083B1 (ko) 고분자 수지 충진에 의한 안전성이 향상된 단위모듈
KR20220015252A (ko) 탄성부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
JPWO2020054229A1 (ja) 電源装置
JP3579618B2 (ja) 電池パック
JP2020080219A (ja) 組電池
EP4135106A1 (en) Pouch-type battery cell comprising foam layer, and battery module comprising same pouch-type battery cell
JP2023523207A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、及び自動車
KR20210003607A (ko) 밀착형 쿨링플레이트를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 디바이스
EP4199216A1 (en) Battery module and battery pack including same
CN216958206U (zh) 电池模块及包含该电池模块的电池组
US20230123317A1 (en) Battery Cell and Battery Module Having the Same
EP4170798A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
KR20220025347A (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 포함한 이차전지
JP2023510859A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20240000975A (ko) 전지 모듈
JP2023537638A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination