KR20220068018A - Pouch type secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보충용 전해액 키트를 포함하는 파우치형 이차전지에 대한 것으로서, 보다 구체적으로, 이차전지의 사용 과정에서 발생하는 가스에 의한 파우치 케이스 내부의 압력 증가와 전해액의 고갈에 대응하기 위해 보충용 전해액을 수용하고 있는 보충용 전해액 키트를 포함하고, 상기 보충용 전해액은 특정 조건에서 보충용 전해액 키트에서 전극 조립체가 배치된 공간으로 이동할 수 있는 구조로 이루어진 파우치형 이차전지에 대한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery including a supplementary electrolyte kit, and more specifically, to cope with an increase in pressure inside the pouch case and depletion of electrolyte due to gas generated in the process of using the secondary battery, supplementary electrolyte is accommodated. and a supplementary electrolyte kit, wherein the supplementary electrolyte is directed to a pouch-type secondary battery having a structure that can move from the supplementary electrolyte kit to the space in which the electrode assembly is disposed under certain conditions.
충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다. 최근에는 전기자동차의 주행 거리를 늘리기 위해서 더욱 고에너지 밀도의 이차전지 개발이 요구되고 있다.Secondary batteries capable of charging and discharging are widely used as energy sources or auxiliary power devices for mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle that are being proposed as a solution to air pollution such as conventional gasoline and diesel vehicles using fossil fuels. It is also attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV). Recently, in order to increase the driving distance of an electric vehicle, the development of a secondary battery with a higher energy density is required.
이차전지의 종류로서 종래에는 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지 등의 니켈계 이차전지가 사용되었으나, 높은 작동 전압을 갖고 상기 니켈계 이차전지보다 약 3배의 용량을 가지며 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 리튬 이차전지의 사용이 급속도로 증가되고 있다. 리튬 이차전지는 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 구조를 가진 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수납하는 외장 케이스 및 상기 전극조립체에 함침되어 있는 전해액을 포함한다.Conventionally, nickel-based secondary batteries such as nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries have been used as types of secondary batteries, but have a high operating voltage, have a capacity about three times that of the nickel-based secondary batteries, and have a higher energy density per unit weight. The use of high lithium secondary batteries is rapidly increasing. A lithium secondary battery includes an electrode assembly having a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which a positive electrode active material and a negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, an outer case for accommodating the electrode assembly, and an electrolyte solution impregnated in the electrode assembly. .
리튬 이차전지는 외장 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지, 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 파우치형 이차전지는 제조 비용이 저렴하고 에너지 밀도가 높으며 직렬 또는 병렬 연결을 통해 대용량의 전지팩을 구성하기 용이하다는 장점이 있어서 최근 전기자동차나 하이브리드 자동차의 전력원으로 각광을 받고 있다.According to the shape of the external case, lithium secondary batteries are classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can, and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch case of a metal laminate sheet. It has the advantage of being inexpensive, high energy density, and easy to construct a large-capacity battery pack through series or parallel connection.
일반적으로, 상기 리튬 이차전지는 충전시 부반응으로 전해액이 분해되어 가스가 발생한다. 또한, 반복된 충방전에 의해 전해액이 변성되기도 한다. 특히 음극 표면에 리튬이 석출되지 않도록 할 필요, 이른바 리튬-플레이팅(Li-plating)을 방지할 필요가 있다. 리튬이 석출되면 전해액과의 부반응, 이차전지의 운동역학적 균형(kinetic balance) 변경 등을 초래하여 용량 손실 등 이차전지 퇴화의 원인이 되고 이차전지의 수명에도 영향을 끼치며 과충전 조정기능을 상실하는 안전상 문제가 있기 때문이다. 이와 같은 전해액의 분해, 변성 등에 의하여 전기화학적 반응에 기여할 수 있는 전해액의 양이 시간이 지남에 따라 감소되는 바, 이차전지의 충방전 효율과 용량 보유율(capacity retention ratio)이 저하되어 이차전지의 교체가 필요하다. In general, in the lithium secondary battery, an electrolyte solution is decomposed as a side reaction during charging to generate gas. In addition, the electrolyte may be denatured by repeated charging and discharging. In particular, it is necessary to prevent lithium from precipitating on the surface of the anode, so-called lithium-plating (Li-plating) needs to be prevented. When lithium is precipitated, it causes a side reaction with the electrolyte and changes the kinetic balance of the secondary battery, which causes secondary battery deterioration such as capacity loss, and also affects the lifespan of the secondary battery and a safety problem in which the overcharge control function is lost. because there is As the amount of the electrolyte that can contribute to the electrochemical reaction decreases over time due to the decomposition and denaturation of the electrolyte, the charge/discharge efficiency and capacity retention ratio of the secondary battery are lowered, so that the secondary battery is replaced is needed
따라서 리튬 이차전지의 사용 중에 고갈되는 전해액을 보충할 수 있는 파우치형 이차전지로서, 전지셀의 두께가 증가하지 않고 모듈/팩 조립시 추가적인 부재를 구비하지 않으면서, 전해액의 보충 주입 시점을 조절할 수 있는 파우치형 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, as a pouch-type secondary battery that can replenish the electrolyte that is depleted during the use of the lithium secondary battery, the thickness of the battery cell does not increase and an additional member is not provided when assembling a module/pack, and the replenishment injection timing of the electrolyte can be adjusted. There is a high need for a pouch-type secondary battery.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지셀의 두께를 유지하고 이차전지에 추가적인 공간 확보가 필요하지 않으면서 고갈되는 전해액을 보충하기 위한 보충용 전해액 키트를 구비하는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, maintaining the thickness of the battery cell and providing a pouch-type secondary battery having a supplementary electrolyte kit for replenishing the depleted electrolyte without requiring additional space in the secondary battery aim to do
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지는, 전극 조립체를 수용하는 메인 챔버를 포함하는 파우치 케이스 및 상기 메인 챔버의 적어도 일측에 배치되는 보충용 전해액 키트를 포함하고, 상기 보충용 전해액 키트는, 보충용 전해액이 보관된 제1 공간 및 스토퍼에 의해 상기 제1 공간과 분리되는 제2 공간을 포함하는 보관부, 상기 보충용 전해액이 상기 메인 챔버로 이동하는 통로를 제공하는 주입부; 및 특정 압력값에서 개폐됨으로써 상기 메인 챔버의 가스의 상기 제2 공간으로의 이동을 조절하는 밸브를 포함한다.A pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a pouch case including a main chamber for accommodating an electrode assembly and a replenishment electrolyte kit disposed on at least one side of the main chamber, wherein the replenishment electrolyte kit is for replenishment A storage unit including a first space in which the electrolyte is stored and a second space separated from the first space by a stopper, an injection unit providing a passage through which the replenishment electrolyte moves to the main chamber; and a valve for controlling movement of the gas of the main chamber to the second space by being opened and closed at a specific pressure value.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 밸브 개방시 상기 가스가 상기 제2 공간으로 진입하고, 상기 가스가 상기 스토퍼를 가압하는 힘에 의해 상기 보충용 전해액이 받는 압력이 높아져 상기 주입부가 상기 보충용 전해액을 상기 메인 챔버로 공급시킬 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, when the valve is opened, the gas enters the second space, and the pressure received by the replenishing electrolyte is increased by the force of the gas pressing the stopper, so that the injection unit The supplementary electrolyte may be supplied to the main chamber.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 보충용 전해액 키트는, 상기 파우치 케이스가 접히는 폴딩면에 형성될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the replenishment electrolyte kit may be formed on a folding surface on which the pouch case is folded.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 보충용 전해액 키트는 상기 파우치 케이스가 접히는 폴딩면과 상기 폴딩면에 인접한 실링면을 따라서 형성된다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the supplementary electrolyte kit is formed along a folding surface on which the pouch case is folded and a sealing surface adjacent to the folding surface.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 보관부는 튜브 형태로 이루어질 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the storage unit may be formed in the form of a tube.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 보관부는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 또는 이들의 조합 중 어느하나로 이루어질 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the storage unit may be made of any one of polypropylene, polyethylene, or a combination thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 스토퍼는 상기 보관부 내측면에 밀착되되 압력에 의해 이동 가능할 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the stopper may be in close contact with the inner surface of the storage unit and may be movable by pressure.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 스토퍼는 고무 재질로 형성될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the stopper may be formed of a rubber material.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 밸브는, 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the valve may be a solenoid valve.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 밸브는 3.5 kgf/cm2 이상에서 개방되며 1.5kgf/cm2 이하에서 폐쇄될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the valve may be opened at 3.5 kgf/cm 2 or more and closed at 1.5 kgf/cm 2 or less.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 밸브에 연결되는 BMS(Battery Management System) 센싱 단자를 더 포함할 수 있다.The pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention may further include a BMS (Battery Management System) sensing terminal connected to the valve.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 BMS 센싱 단자에 연결되고, 상기 파우치 케이스의 외측면에 배치되어 상기 파우치 케이스의 부피 변화를 감지하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.The pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention may further include a compression pad connected to the BMS sensing terminal and disposed on the outer surface of the pouch case to sense a change in volume of the pouch case.
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 주입부는, 상기 제1 공간에서 상기 메인 챔버 방향으로의 상기 보충용 전해액 이동만 가능한 주사기로 형성될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the injection unit may be formed of a syringe capable of only moving the replenishment electrolyte from the first space to the main chamber direction.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치 케이스의 두께 증가와 추가적인 공간 확보 없이 고갈되는 전해액을 보충하기 위한 보충용 전해액 키트를 포함한다. As mentioned above, the pouch-type secondary battery according to the present invention includes a supplementary electrolyte kit for replenishing the depleted electrolyte without increasing the thickness of the pouch case and securing additional space.
따라서 메인 챔버 내의 가스 발생으로 인해 특정 압력값이 형성되는 경우, 밸브가 개방됨에 따라 가스가 보충용 전해액 키트에 유입되어 보충용 전해액에 압력이 가해져서 보충용 전해액이 파우치 케이스의 메인 챔버에 공급된다.Therefore, when a specific pressure value is formed due to the generation of gas in the main chamber, as the valve is opened, the gas flows into the replenishment electrolyte kit, pressure is applied to the replenishment electrolyte, and the replenishment electrolyte is supplied to the main chamber of the pouch case.
이와 같은 보충용 전해액 공급은 배터리 성능 열화를 막고 전해액의 변성을 방지하며, 특히 음극 표면에 리튬이 석출되는 리튬-플레이팅(Li-plating) 현상을 방지하여 이차전지의 긴 수명과 안정성을 확보할 수 있다.Such supplemental electrolyte supply prevents deterioration of battery performance, prevents denaturation of electrolyte, and in particular, prevents lithium-plating phenomenon in which lithium is deposited on the surface of the anode to ensure long lifespan and stability of secondary batteries. have.
도 1은 종래의 기본적인 파우치 케이스가 폴딩되는 방식을 도시한 도면;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지의 평면 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지의 측면 단면도; 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브의 구동 방식을 도시한 순서도이다.1 is a view showing a method in which a conventional basic pouch case is folded;
2A and 2B are plan cross-sectional views of a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention;
3 is a side cross-sectional view of a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention; and
4 is a flowchart illustrating a driving method of a valve according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, terms such as "one side", "the other side", "first", "second" etc. are used to distinguish one component from another component, and the component is limited by the terms not. Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals indicate like members.
도 1은 종래에 기본적으로 쓰이는 파우치 케이스가 폴딩되는 모습을 도시한다. 1 shows a state in which a pouch case basically used in the prior art is folded.
본 발명의 이차전지(1)는 전극 조립체(a)가 파우치 케이스(100) 내에 내장되는 파우치형 이차전지(1)이다. 도 1을 보면, 파우치형 이차전지(1)는 파우치 케이스(100)의 일면이 폴딩되고 나머지 면이 실링되면서 밀봉된다. 파우치 케이스(100)에서 폴딩되는 면을 폴딩면(120)으로 지칭하고, 실링되는 나머지 면을 실링면(130)으로 지칭한다.The secondary battery (1) of the present invention is a pouch-type secondary battery (1) in which the electrode assembly (a) is built into the pouch case (100). Referring to FIG. 1 , the pouch-type
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)의 평면 단면도를 도시한다.2A to 2B are plan cross-sectional views illustrating a pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)는, 전극 조립체(a)를 수용하는 메인 챔버(110)를 포함하는 파우치 케이스(100) 및 상기 메인 챔버(110)의 적어도 일측에 배치되는 보충용 전해액 키트(200)를 포함하고, 상기 보충용 전해액 키트(200)는, 보충용 전해액(s)이 보관된 제1 공간(211) 및 스토퍼(213)에 의해 상기 제1 공간(211)과 분리되는 제2 공간(212)을 포함하는 보관부(210), 상기 보충용 전해액(s)이 상기 메인 챔버(110)로 이동하는 통로를 제공하는 주입부(220); 및 특정 압력값에서 개폐됨으로써 상기 메인 챔버(110)의 가스의 상기 제2 공간(212)으로의 이동을 조절하는 밸브(230)를 포함한다.The pouch-type
도 2a 및 도 2b를 보면, 본 발명의 파우치형 이차전지(1)는 파우치 케이스(100)의 일측에 보충용 전해액 키트(200)가 배치된 것을 볼 수 있다. 본 발명의 파우치 케이스(100)는 전극 조립체(a)를 수용하는 메인 챔버(110)를 포함한다. 메인 챔버(110)는 전극 조립체(a)와 전해액을 수용하며, 이차전지 충전시 부반응으로 전해액이 분해되어 발생되는 가스 또한 수용한다. Referring to FIGS. 2A and 2B , in the pouch-type
보충용 전해액 키트(200)는 메인 챔버(110)의 적어도 일측에 배치된다. 도 2a와 같이 메인 챔버(110) 일측에 배치될 수 있고, 도 2b와 같이 메인 챔버(110) 일측에 배치되되 타측 방향으로 연장된 형상으로 형성되어 배치될 수 있다.
보충용 전해액 키트(200)는 보관부(210), 주입부(220) 및 밸브(230)을 포함한다. The
보관부(210)는 도 2a와 같이 폴딩면(120)을 따라 연장되도록 형성될 수 있으며, 도 2b와 같이 폴딩면(120)과 실링면(130)을 따라 연장되도록 형성될 수도 있다. 보관부(210)는 제1 공간(211)과 제2 공간(212)을 포함하는데, 제1 공간(211)과 제2 공간(212)은 스토퍼(213)에 의해 분리된다. 제1 공간(211)은 보충용 전해액(s)을 포함하고 있고, 제2 공간(212)은 빈 공간으로 형성되어 있다가 후술할 밸브(230)가 개방됨에 따라 메인 챔버(110)으로부터 가스가 들어오게 된다. 제2 공간(212)은 보충용 전해액(s)을 수용한다. 보충용 전해액(s)이 메인 챔버(110)로 진입하는 메커니즘은 후술한다.The
주입부(220)는 보충용 전해액(s)이 메인 챔버(110)로 이동하는 통로를 제공한다. The
밸브(230)는 특정 압력값에서 개폐된다. 특정 압력값이란 메인 챔버(110) 내의 가스 발생으로 인해 파우치 케이스(100)에 가하지는 압력을 말한다. 밸브(230)는 메인 챔버(110)와 제2 공간(212)을 연통하는 경로에 배치된다. 따라서 밸브(230)는 메인 챔버(110)의 가스의 제2 공간(212)으로의 이동을 조절한다.The
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 밸브(230) 개방시 상기 가스가 상기 제2 공간(212)으로 진입하고, 상기 가스가 상기 스토퍼(213)를 가압하는 힘에 의해 상기 보충용 전해액(s)이 받는 압력이 높아져 상기 주입부(220)가 상기 보충용 전해액(s)을 상기 메인 챔버(110)로 공급시킬 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 보충용 전해액 키트(200)는 메인 챔버(110) 내의 가스 발생으로 인한 압력 변화에 대응하여 보충용 전해액(s)을 메인 챔버(110)로 공급한다. 메인 챔버(110) 내의 압력이 증가하게 되어 특정 압력값이 형성되는 경우, 밸브(230)가 개방된다. 따라서 메인 챔버(110) 내의 가스가 밸브(230)를 통해 제2 공간(212)으로 진입한다. 즉, 메인 챔버(110) 내의 가스의 부피가 제2 공간(212)으로까지 확장됨에 따라 메인 챔버(110)의 압력은 낮아지게 되고, 가스 압력으로 인해 파우치 케이스(100)가 찢어지거나 가스가 새는 벤팅 현상이 발생할 확률을 낮춰준다. 또한, 제2 공간(212)으로 진입된 가스는 스토퍼(213)를 가압하게 된다. 가압된 스토퍼(213)는 보충용 전해액(s)을 가압하게 되고, 제1 공간(211)의 압력이 높아지게 되어 주입부(220)가 보충용 전해액(s)을 메인 챔버(110)로 공급하게 된다. The
또한, 스토퍼(213)가 제1 공간(211)으로 이동하게 됨에 따라 제2 공간(212)의 부피가 커져 보다 많은 가스가 제2 공간(212)으로 유입되고, 그에 따라 메인 챔버(110)의 가스로 인한 압력이 낮아지게 된다. 이때 메인 챔버(110)의 압력이 특정압력 이하로 다시 돌아오게 되는 경우, 밸브(230)는 다시 닫히게 되고 주입부(220)를 통한 보충용 전해액(s)의 공급 또한 중단된다.In addition, as the
또한, 이차전지(1) 사용 과정에서 다시 메인 챔버(110) 내의 압력이 높아지는 경우에, 위와 같은 밸브(230)의 개폐가 반복되게 되고, 그에 따라 제1 공간(211) 내에 남아 있던 보충용 전해액(s)이 다시 메인 챔버(110)로 공급되거나 공급이 중단되는 과정을 반복할 수 있다. 따라서 이처전지(1) 내의 가스 발생으로 인한 내부 압력을 효과적으로 관리할 수 있음과 동시에 고갈되는 전해액을 계속적으로 공급할 수 있게 된다.In addition, when the pressure in the
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)의 평면 단면도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)의 측면 단면도를 도시한다.2A to 2B are plan sectional views showing a pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 보충용 전해액 키트(200)는, 상기 파우치 케이스(100)가 접히는 폴딩면(120)에 형성될 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 보충용 전해액 키트(200)는 상기 파우치 케이스(100)가 접히는 폴딩면(120)과 상기 폴딩면(120)에 인접한 실링면(130)을 따라서 형성된다.In the pouch-type
도 2a를 보면, 본 발명의 파우치형 이차전지(1)의 보충용 전해액 키트(200)는 폴딩면(120)에 형성되는 것이 도시되어 있다. 폴딩면(120)은 위에서도 설명하였듯이 파우치 케이스(100)에서 폴딩되는 면을 폴딩면(120)으로 지칭하고 도 1에서도 표시되어 있다. 즉, 보충용 전해액 키트(200)가 폴딩면(120)에 형성됨으로써, 파우치 케이스(100)에서 추가적인 공간을 확보할 필요 없이 보충용 전해액 키트(200)가 파우치 케이스(100)에 형성될 수 있는 것이다. 보충용 전해액 키트(200)가 폴딩면(120)에 형성되기 위해서, 보관부(210)가 폴딩면(120) 길이방향을 따라 길게 연장되도록 형성될 수 있다. 폴딩면(120)에 보충용 전해액 키트(200)를 배치시키기 용이하게 하기 위해 폴딩면(120)에 키트(200) 모양의 홈이 형성될 수 있으며, 또는 키트(200)를 폴딩면이 둘러싸도록 형성될 수도 있으나, 형상은 이에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 2A , the
도 2b를 보면, 본 발명의 파우치형 이차전지(1)의 보충용 전해액 키트(200)는 폴딩면(120)과 폴딩면(120)에 인접한 실링면(130)을 따라서 형성되는 것이 도시되어 있다. 실링면(130)은 위에서도 설명하였듯이 파우치 케이스(100)에서 폴딩면(120)을 제외하고 실링되는 나머지 면을 지칭하고 도 1에서도 표시되어 있다. 도 2a와는 달리 보관부(210)가 폴딩면(120)에서 실링면(130)으로 연장되어 형성될 수 있다. 이와 같이 보관부(210)를 더 연장시켜 형성시키는 이유는 제2 공간(212)의 부피를 크게 확보할 수 있어, 메인 챔버(110)의 보다 많은 가스가 제2 공간(212)으로 이동할 수 있어 가스 벤팅 방지에 더 유리할 수 있다. 또한 제1 공간(211)에 더 많은 보충용 전해액(s)을 보관할 수 있어 보충용 전해액(s)이 공급되는 횟수를 늘릴 수 있음에 따라 이차전지(1) 사용 사이클을 더 늘릴 수 있기 때문이다.Referring to FIG. 2B , it is shown that the
도 3을 보면, 도 2a와 도 2b의 A-A' 절단선을 따라 절단된 본 발명의 이차전지(1)의 측면 단면도를 볼 수 있다. 도 3에서는 본 발명의 폴딩면(120)에 형성된 보관부(210)의 단면을 볼 수 있다. 즉, 보관부(210)가 폴딩면(120)에 의해 둘러싸이면서 파우치 케이스(110)의 일측에 배치된다.Referring to FIG. 3 , a side cross-sectional view of the
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 보관부(210)는 튜브 형태로 이루어질 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 보관부(210)는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 또는 이들의 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 보관부(210)는 튜브 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 보관부(210)는 폴리프로펠렌, 폴레에틸린, 또는 이들의 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 따라서 보관부(210)는 일정한 강성을 지니면서 내열성을 확보한 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라 보관부(210) 이차전지(1)의 제조 과정 또는 사용 과정에서 발생하는 열을 견딜 수 있으며, 외부 충격에도 견뎌 보충용 전해액(s)을 보호할 수 있도록 설계될 수 있다.The
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 스토퍼(213)는 상기 보관부(210) 내측면에 밀착되되 압력에 의해 이동 가능할 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 스토퍼(213)는 고무 재질로 형성될 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 스토퍼(213)는 제1 공간(211)과 제2 공간(212)를 구분 짓는다. 또한, 스토퍼(213)는 제1 공간(211)의 보충용 전해액(s)이 제2 공간(212)으로 이동될 수 없도록 보관부(210) 내측면에 밀착되되, 제2 공간(212)으로 유입되는 가스의 압력에 의해 이동될 수 있게 형성된다.The
본 발명의 스토퍼(213)는 고무 재질로 형성될 수 있으며, 따라서 스토퍼(213) 재질 특성상 보관부(210)에 밀착되기 쉬우며, 보관부(210)와 완전히 결합된 것이 아니기 때문에 일정 압력에 의해 이동될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브(230)의 구동 방식을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a driving method of the
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 밸브(230)는, 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 밸브는 3.5 kgf/cm2 이상에서 개방되며 1.5kgf/cm2 이하에서 폐쇄될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the valve may be opened at 3.5 kgf/cm 2 or more and closed at 1.5 kgf/cm 2 or less.
본 발명의 밸브(230)는 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있으며, 솔레노이드 밸브는 전자 밸브로서 전기가 통하면 플랜지가 올라가 밸브가 열리고 전기가 차단되면 플랜지 무게의 의하여 자동적으로 밸브가 닫히게 된다. 밸브(230) 제어는 BMS(Battery Management System)가 연결되어 자동화 시스템으로 구현 가능하며, 이에 대한 설명은 이하에서 자세히 한다.The
도 4를 보면 본 발명의 밸브(230)의 구동 메커니즘을 볼 수 있다. 밸브(230)는 메인 챔버(110)의 가스로 인해 압력이 증가하여 특정압력이 3.5 kgf/cm2 이상이 되면 개방된다. 밸브(230)의 개방에 의해 가스가 제2 공간(212)으로 들어가고 보충용 전해액(s)이 메인 챔버(110)로 공급된다. 이후에 가스가 제2 공간(212)로 이동됨에 따라 특정 압력이 1.5kgf/cm2 이하로 형성되는 경우에는 다시 밸브(230)가 닫힌다. 이와 같은 과정을 반복하면서 이차전지(1)에 전해액이 부족해질 때마다 보충용 전해액 키트(200)에서 보충용 전해액(s)을 공급할 수 있다. 위와 같은 특정 압력 수치의 설정은 파우치 케이스(110)의 설계 사양에 따른 것으로서, 이차전지(1)의 파우치 케이스(100)의 내압 한계는 3 ~ 5kgf/cm2 수준으로 형성된다. 파우치 케이스(100) 내압 증가로 인한 벤팅현상 또는 파우치 케이스(100) 손상 가능성을 낮추기 위해, 특정압력이 3.5 kgf/cm2 이상인 경우 밸브(230)를 개방할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the actuation mechanism of the
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 밸브(230)에 연결되는 BMS(Battery Management System) 센싱 단자를 더 포함할 수 있다.The pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지(1)에서 상기 BMS 센싱 단자에 연결되고, 상기 파우치 케이스(100)의 외측면에 배치되어 상기 파우치 케이스(100)의 부피 변화를 감지하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.In the pouch-type
본 발명의 밸브(230)에는 BMS 센싱 단자가 연결될 수 있다. 따라서 BMS에 의해 밸브(230)의 제어가 도 4의 알고리즘과 같이 이루어질 수 있다. BMS 센싱 단자는 가스 발생으로 인한 메인 챔버(110) 내의 압력 변화를 탐지한다. BMS 센싱 단자는 유선 또는 무선으로 형성될 수 있으며, 무선의 경우 BMS 기기와 무선 통신을 하게 되고 유선의 경우 밸브(230)에서 파우치 케이스(100)의 외측으로 연장되는 탭(t)이 형성된 공간을 따라서 BMS 기기와 연결될 수 있으나, 연결 방법은 이에 제한되지 않는다. A BMS sensing terminal may be connected to the
BMS 센싱 단자가 특정압력을 측정하는 방식은 압축 패드에 의해 이루어질 수 있다. 압축패드는 파우치 케이스(100) 외측면에 배치되어 파우치 케이스(100)의 부피 변화를 감지한다. 압축 패드는 BMS 센싱 단자와 연결되어 있어, 감지된 변화에 대한 정보가 BMS 센싱 단자 및 BMS 기기로 전해지고, 이 정보를 토대로 메인 챔버(110) 내의 압력이 어느 정도인지 특정하여 밸브(230)의 개폐 여부를 결정한다.A method for the BMS sensing terminal to measure a specific pressure may be achieved by a compression pad. The compression pad is disposed on the outer surface of the
파우치형 이차전지 모듈을 구성할 때는 파우치형 이차전지(1)를 적층하게 되는데, 압축 패드는 파우치형 이차전지(1) 사이에 부착될 수 있고, 그에 따라 파우치 케이스(110)의 외측 상하면에 부착될 수 있다. 따라서 압축 패드는 파우치 케이스(110)의 부피 변화에 의한 압력을 받게 된다. 밸브(230)가 압력을 측정하는 방식은 압축 패드를 활용하는 것이 채택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.When constructing the pouch-type secondary battery module, the pouch-type
본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 이차전지에서 상기 주입부(220)는, 상기 제1 공간(211)에서 상기 메인 챔버(110) 방향으로의 상기 보충용 전해액(s) 이동만 가능한 주사기로 형성될 수 있다.In the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention, the
주입부(220)는 메인 챔버(110) 내의 전해액이 제1 공간(211)로 역류하지 않도록, 일방향 주사기(One-Way Syringe)로 형성될 수 있다. 따라서 주입부(220)는 주사기로 형성됨으로써 제1 공간(211)에서 상기 메인 챔버(110) 방향으로의 상기 보충용 전해액(s) 이동만 가능하게 할 수 있다.The
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention It will be clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be clarified by the appended claims.
1 : 파우치형 이차전지
s : 보충용 전해액
a : 전극 조립체
t : 탭
100 : 파우치 케이스
110 : 메인 챔버
120 : 폴딩면
130 : 실링면
200 : 보충용 전해액 키트
210 : 보관부
211 : 제1 공간
212 : 제2 공간
213 : 스토퍼
220 : 주입부
230 : 밸브1: pouch type secondary battery
s : replenishment electrolyte
a: electrode assembly
t : tab
100: pouch case
110: main chamber
120: folding side
130: sealing surface
200: replenishment electrolyte kit
210: storage unit
211: first space
212: second space
213: stopper
220: injection part
230: valve
Claims (13)
상기 메인 챔버의 적어도 일측에 배치되는 보충용 전해액 키트;를 포함하고,
상기 보충용 전해액 키트는,
보충용 전해액이 보관된 제1 공간 및 스토퍼에 의해 상기 제1 공간과 분리되는 제2 공간을 포함하는 보관부;
상기 보충용 전해액이 상기 메인 챔버로 이동하는 통로를 제공하는 주입부; 및
특정 압력값에서 개폐됨으로써 상기 메인 챔버의 가스의 상기 제2 공간으로의 이동을 조절하는 밸브;를 포함하는, 파우치형 이차전지.a pouch case including a main chamber accommodating the electrode assembly; and
Containing; replenishment electrolyte kit disposed on at least one side of the main chamber;
The replenishment electrolyte kit,
a storage unit including a first space in which the supplementary electrolyte is stored and a second space separated from the first space by a stopper;
an injection unit providing a passage through which the supplementary electrolyte moves to the main chamber; and
Containing, a pouch-type secondary battery comprising a; valve for controlling the movement of the gas of the main chamber to the second space by opening and closing at a specific pressure value.
상기 밸브 개방시 상기 가스가 상기 제2 공간으로 진입하고, 상기 가스가 상기 스토퍼를 가압하는 힘에 의해 상기 보충용 전해액이 받는 압력이 높아져 상기 주입부가 상기 보충용 전해액을 상기 메인 챔버로 공급시키는, 파우치형 이차전지.The method according to claim 1,
When the valve is opened, the gas enters the second space, and the pressure received by the replenishment electrolyte increases by the force of the gas pressing the stopper, so that the injection unit supplies the replenishment electrolyte to the main chamber, a pouch type secondary battery.
상기 보충용 전해액 키트는,
상기 파우치 케이스가 접히는 폴딩면에 형성되는, 파우치형 이차전지.3. The method according to claim 2,
The replenishment electrolyte kit,
A pouch-type secondary battery formed on a folding surface on which the pouch case is folded.
상기 보충용 전해액 키트는,
상기 파우치 케이스가 접히는 폴딩면과 상기 폴딩면에 인접한 실링면을 따라서 형성되는, 파우치형 이차전지.3. The method according to claim 2,
The replenishment electrolyte kit,
A pouch-type secondary battery formed along a folding surface on which the pouch case is folded and a sealing surface adjacent to the folding surface.
상기 보관부는 튜브 형태로 이루어지는, 파우치형 이차전지.5. The method of claim 3 or 4,
The storage unit is made in the form of a tube, pouch-type secondary battery.
상기 보관부는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 또는 이들의 조합 중 어느하나로 이루어지는, 파우치형 이차전지.6. The method of claim 5,
The storage unit is made of any one of polypropylene, polyethylene, or a combination thereof, a pouch-type secondary battery.
상기 스토퍼는 상기 보관부 내측면에 밀착되되 압력에 의해 이동 가능한, 파우치형 이차전지.6. The method of claim 5,
The stopper is in close contact with the inner surface of the storage unit and is movable by pressure, a pouch-type secondary battery.
상기 스토퍼는 고무 재질로 형성되는, 파우치형 이차전지.8. The method of claim 7,
The stopper is formed of a rubber material, a pouch-type secondary battery.
상기 밸브는,
솔레노이드 밸브로 이루어지는, 파우치형 이차전지.5. The method of claim 3 or 4,
The valve is
A pouch-type secondary battery comprising a solenoid valve.
상기 밸브는 3.5 kgf/cm2 이상에서 개방되며 1.5kgf/cm2 이하에서 폐쇄되는, 파우치형 이차전지.10. The method of claim 9,
The valve is opened at 3.5 kgf/cm 2 or more and is closed at 1.5 kgf/cm 2 or less, a pouch-type secondary battery.
상기 밸브에 연결되는 BMS(Battery Management System) 센싱 단자를 더 포함하는, 파우치형 이차전지.10. The method of claim 9,
A pouch-type secondary battery further comprising a BMS (Battery Management System) sensing terminal connected to the valve.
상기 BMS 센싱 단자에 연결되고, 상기 파우치 케이스의 외측면에 배치되어 상기 파우치 케이스의 부피 변화를 감지하는 압축 패드를 더 포함하는, 파우치형 이차전지.11. The method of claim 10,
A pouch-type secondary battery connected to the BMS sensing terminal and disposed on an outer surface of the pouch case to further include a compression pad configured to sense a change in volume of the pouch case.
상기 주입부는, 상기 제1 공간에서 상기 메인 챔버 방향으로의 상기 보충용 전해액 이동만 가능한 주사기로 형성되는, 파우치형 이차전지.5. The method of claim 3 or 4,
The injection unit is formed of a syringe capable of only moving the replenishment electrolyte from the first space to the main chamber direction, a pouch-type secondary battery.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100051403A (en) | 2008-11-07 | 2010-05-17 | 에너그린(주) | Secondary battery including auto supplement solution supplying system |
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