KR20220120226A

KR20220120226A - Lithium ion battery

Info

Publication number: KR20220120226A
Application number: KR1020210024051A
Authority: KR
Inventors: 황창묵; 문신영; 조윤지
Original assignee: 에스케이온 주식회사
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2022-08-30

Abstract

The present invention relates to a lithium secondary battery. The lithium secondary battery comprises: an electrode assembly; a pouch including a pouch sealing part sealed along an edge to accommodate the electrode assembly therein and a terrace part formed in a direction, in which an electrode lead protrudes, wherein the terrace part does not overlap an electrode tab and the electrode lead in an area between the pouch sealing part and the electrode assembly; and a pocket disposed in an inner space formed by sealing the outer periphery of the terrace part, and filled with a gas absorbent. According to the present invention, it is possible to prevent a pouch from swelling by absorbing gases generated inside a secondary battery, in particular, CO_2 and H_2O. In addition, a lifespan of a secondary battery can be increased by delaying a venting time by suppressing an increase in the gas volume through the absorption of gases outside an accommodation space inside the secondary battery.

Description

Lithium secondary battery {Lithium ion battery}

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전지 내부에서 발생되는 수분 및 가스를 흡착할 수 있는 포켓을 구비한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery having a pocket capable of adsorbing moisture and gas generated inside the battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate are It has been commercialized and widely used.

이러한, 리튬 이온 전지는 장기간 사용에 있어서의 충방전의 반복, 과충전, 혹은 단락 등의 이상시의 전지 내부의 온도 상승에서 기인되어 열화나 전기 분해를 일으킨다. 이로써 전지 내부에서 CO 나 CO₂ 등의 가스가 발생되어, 내압이 상승하여 기밀 용기가 변형되고, 내부 저항이 증대하는 등의 문제를 일으킬 우려가 있다.Such a lithium ion battery causes deterioration or electrolysis due to an increase in the internal temperature of the battery during abnormalities such as repeated charging and discharging, overcharging, or short circuit in long-term use. Thereby, there exists a possibility that gases, such as _CO and CO2, are generated inside a battery, internal pressure rises, the hermetic container deform|transforms, and there exists a possibility of causing problems, such as an increase in internal resistance.

한편, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있으며, 파우치형 전지는 실링 특성이 셀의 내구성에 직결되기 때문에 별도의 장치로 인해 오히려 내구성이 감소할 수 있으므로, 내부에서 발생되는 가스를 분출할 수 있는 장치 또는 방법이 전무한 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 파우치의 실링 강도를 강화하거나 파우치 내부의 폴리프로필렌(PP) 층을 두껍게 형성 하여 가스 압력을 막아 보고자 하는 시도 등이 이루어지고 있으나, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.On the other hand, depending on the shape of the battery case, the secondary battery consists of a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. It can be classified, and since the sealing characteristics of the pouch-type battery are directly related to the durability of the cell, the durability may be reduced due to a separate device, so there is no device or method capable of ejecting the gas generated therein. In order to solve this problem, attempts have been made to strengthen the sealing strength of the pouch or to block the gas pressure by forming a thick polypropylene (PP) layer inside the pouch. There is a high need for it.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 이차전지 내부에서 발생되는 수분 및 가스를 흡착할 수 있는 포켓을 구비한 리튬 이차전지를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a pocket capable of adsorbing moisture and gas generated inside the secondary battery.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극조립체; 상기 전극조립체를 내부에 수용하도록 테두리를 따라 밀봉된 파우치 실링부 및 전극리드가 돌출되는 방향으로 형성되며, 상기 파우치 실링부와 전극조립체 사이의 영역 중 전극 탭 및 전극리드와 겹쳐지지 않는 테라스부를 포함하는 파우치; 상기 테라스부의 외주를 실링하여 형성되는 내부 공간에, 가스흡수제가 충진된 포켓(pocket)을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.According to one aspect of the present invention, an electrode assembly; The pouch sealing part and the electrode lead sealed along the edge to accommodate the electrode assembly therein are formed in a protruding direction, and a terrace part that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead is included in the area between the pouch sealing part and the electrode assembly. pouch; A lithium secondary battery including a pocket filled with a gas absorbent is provided in an inner space formed by sealing the outer periphery of the terrace portion.

상기 포켓의 부피는 파우치 전체 부피의 10%이하일 수 있다.The volume of the pocket may be 10% or less of the total volume of the pouch.

상기 테라스부의 외주는 파우치 실링부에 비해 낮은 강도로 실링될 수 있다.The outer periphery of the terrace portion may be sealed with a lower strength than the pouch sealing portion.

상기 테라스부 외주의 실링부 두께는 225㎛ 이상 260㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the sealing part on the outer periphery of the terrace part may be 225 µm or more and 260 µm or less.

상기 테라스부 외주의 실링부 폭은 7mm 이하일 수 있다.The width of the sealing part on the outer periphery of the terrace part may be 7 mm or less.

상기 포켓은 셀룰로오스 섬유, 합성섬유 및 무기섬유 중에서 선택되는 1종 이상의 재질로 형성될 수 있다. The pocket may be formed of one or more materials selected from cellulose fibers, synthetic fibers, and inorganic fibers.

상기 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 및 셀룰로오스 부틸레이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The cellulose fiber may include at least one selected from cellulose acetate, cellulose triacetate, and cellulose butyrate.

상기 가스 흡수제는 탄산칼슘, 탄산칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The gas absorbent may include at least one selected from calcium carbonate, potassium carbonate, and sodium hydroxide.

상기 포켓에는 수분 흡수제가 추가로 충진될 수 있다. The pocket may be additionally filled with a moisture absorbent.

상기 수분 흡수제는 실리카 겔 및 제올라이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. The moisture absorbent may include at least one selected from silica gel and zeolite.

상기 수분 흡수제는 리튬 이차전지의 총 중량의 0.1 내지 0.2%의 중량으로 포함될 수 있다. The moisture absorbent may be included in an amount of 0.1 to 0.2% of the total weight of the lithium secondary battery.

상기 수분 흡수제는 가스 흡수제의 1/10 이하의 중량으로 포함될 수 있다.The moisture absorbent may be included in the weight of 1/10 or less of the gas absorbent.

본 발명에 따르면, 이차전지 내부에서 발생되는 가스, 특히, CO₂ 와 H₂O 를 포켓 내부에 구비된 가스흡수제 및 수분흡수제로 흡수하여 파우치가 부풀어 오르는 현상을 방지 할 수 있다. 또한, 이차전지 내부 수용 공간 외 가스의 흡수를 통하여 가스 부피 상승을 억제하는 방식으로 벤팅 시점을 늦추어 이차전지의 수명을 증대 시킬 수 있다.According to the present invention, gases generated inside the secondary battery, in particular, CO ₂ and H ₂ O, can be absorbed by the gas absorbent and water absorbent provided inside the pocket, thereby preventing the pouch from swelling. In addition, it is possible to increase the lifespan of the secondary battery by delaying the venting time in a way that suppresses an increase in the gas volume through absorption of gas outside the internal storage space of the secondary battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지를 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to various examples. However, the embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전지 내부에서 발생되는 수분 및 가스를 흡착할 수 있는 포켓을 구비한 리튬 이차전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지를 개략적으로 나타낸 것으로 이하 도 1을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery having a pocket capable of adsorbing moisture and gas generated inside the battery. 1 schematically shows a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 .

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극조립체(10); 상기 전극조립체(10)를 내부에 수용하도록 테두리를 따라 밀봉된 파우치 실링부(40) 및 전극리드(20)가 돌출되는 방향으로 형성되며, 상기 파우치 실링부(40)와 전극조립체(10) 사이의 영역 중 전극 탭 및 전극리드(20)와 겹쳐지지 않는 테라스부를 포함하는 파우치; 및 상기 테라스부의 외주를 실링하여 형성되는 내부 공간에, 가스흡수제(60)가 충진된 포켓(80)을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.According to one aspect of the present invention, the electrode assembly 10; The pouch sealing part 40 and the electrode lead 20 sealed along the edge to accommodate the electrode assembly 10 therein are formed in a protruding direction, and between the pouch sealing part 40 and the electrode assembly 10 . a pouch including a terrace portion that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead 20 in the region of the ; and a pocket 80 filled with a gas absorbent 60 in an inner space formed by sealing the outer periphery of the terrace portion is provided.

전극조립체(10)는, 양극, 음극, 및 그 사이에 개재되는 세퍼레이터(분리막)로 이루어져 있으며, 이러한 전극조립체(10)는 양극, 세퍼레이터, 음극 순으로 배치된 상태에서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩되거나, 다수가 적층형(stack type)으로 라미네이팅되어 있을 수 있다. 상기 전극조립체(10)는 양극 및 음극과 전기적으로 연결된 전극리드(20)가 밀봉된 파우치의 외부로 노출되어 있으며, 도 1에는 양극 리드와 음극 리드 중 하나의 리드가 파우치의 외부로 노출된 상태가 도시되어 있다.The electrode assembly 10 is composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator (separator) interposed therebetween. The electrode assembly 10 is a jelly-roll type in a state in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are arranged in this order. type), or many may be laminated in a stack type. In the electrode assembly 10, an electrode lead 20 electrically connected to a positive electrode and a negative electrode is exposed to the outside of a sealed pouch, and in FIG. 1, one of the positive and negative leads is exposed to the outside of the pouch. is shown.

적층 라미네이팅된 전극조립체(10)의 각 층으로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 전극탭들은, 예를 들어, 그 단부가 용접에 의해 일체로 결합된 용접부의 형태로 전극리드(20)에 연결되고, 그 위에 절연필름(30)이 배치되며, 파우치는 전극탭과 용접부에 의해 연결된 전극리드(20)의 단부만을 외부로 노출시킨 채, 테두리를 따라 밀봉하여 실링부(40)를 형성하며, 실링부(40)의 영역 중 전극리드(20)가 돌출되는 방향으로 연장되어 상기 실링부와 전극조립체 사이의 영역 중 전극 탭 및 전극리드와 겹쳐지지 않는 영역인 빈 공간이 형성되며, 이를 테라스(terace) 영역이라고 지칭한다. 이러한 빈 공간은 실제 전지에서는 필요하지 않은 공간(dead space)가 되며, 도 1과 같이 전극리드가 각각 한방향으로 돌출되어 나오는 경우는 데드스페이스가 상당히 클 수밖에 없다. 본 발명에서는 이러한 테라스 영역 중 전극 탭 및 전극리드와 겹쳐지지 않는 영역의 외주를 실링하여, 내부에 빈 공간을 형성하고 이를 활용하여 이차전지 내부에서 발생되는 가스를 효율적으로 흡수하고자 한다.A plurality of electrode tabs protruding from each layer of the laminated laminated electrode assembly 10 are, for example, connected to the electrode lead 20 in the form of a weld whose ends are integrally coupled by welding, The insulating film 30 is disposed thereon, and the pouch is sealed along the edge while exposing only the end of the electrode lead 20 connected by the electrode tab and the welding part to the outside to form the sealing part 40, and the sealing part Among the regions of (40), the electrode lead 20 extends in the protruding direction to form an empty space that is a region that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead among the region between the sealing part and the electrode assembly, and forms a terrace. called the area. This empty space becomes a dead space that is not required in an actual battery, and when the electrode leads protrude in one direction as shown in FIG. 1, the dead space is inevitably large. In the present invention, by sealing the outer periphery of the area that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead among these terrace areas, an empty space is formed therein, and the gas generated inside the secondary battery is efficiently absorbed by utilizing this.

보다 상세하게, 본 발명에 따르면, 상기 테라스부의 외주를 실링하여 형성되는 내부 공간에, 가스 흡수제(60)가 충진된 포켓(80)을 포함하는 리튬 이차전지가 제공되며, 이에 따라, 상기 데드스페이스를 활용하여, 이차전지 내부에서 발생되는 가스를 효율적으로 흡수할 수 있다.More specifically, according to the present invention, there is provided a lithium secondary battery including a pocket 80 filled with a gas absorbent 60 in an inner space formed by sealing the outer periphery of the terrace portion, and thus, the dead space It is possible to efficiently absorb the gas generated inside the secondary battery.

상기 테라스부 외주의 실링부(50)는 파우치의 실링부(40)에 비해 낮은 강도로 실링되어 있는 것이 바람직하다. 이를 구현하는 방법은 특별하게 한정되지 않으나, 예를 들어, 실링부(40)와 테라스부의 외주 실링부(50)에 서로 상이한 힘을 인가하여 열압착하는 등의 방식으로 수행될 수 있다. It is preferable that the sealing part 50 of the outer periphery of the terrace is sealed with a lower strength than the sealing part 40 of the pouch. A method of implementing this is not particularly limited, but, for example, may be performed in a manner such as thermocompression bonding by applying different forces to the sealing portion 40 and the outer peripheral sealing portion 50 of the terrace portion.

상기 테라스부의 외주 실링부(50)는 파우치 실링부(40)에 비해 상대적으로 실링 강도가 낮으므로, 테라스부 외주 실링부(50)와 상기 부분을 제외한 파우치 내부의 내압차에 의해, 테라스부의 외주를 실링하여 형성되는 내부 공간에 배치되는 포켓(80)으로 가스가 유도되어, 효율적으로 가스를 흡수할 수 있다. Since the sealing strength of the outer periphery sealing part 50 of the terrace part is relatively lower than that of the pouch sealing part 40, the outer periphery of the terrace part due to the difference in internal pressure between the terrace part outer periphery sealing part 50 and the inside of the pouch excluding the part. The gas is guided to the pocket 80 disposed in the inner space formed by sealing the gas, so that the gas can be efficiently absorbed.

상기 포켓(80)의 부피는 파우치 전체 부피의 10%이하일 수 있으며, 구체적으로, 7%이하, 5%이하일 수 있다. 이차전지의 내부에서 발생되는 가스는 이차전지셀을 포함하는 파우치 전체 부피의 3 내지 5%이므로, 상술한 용적을 갖는 포켓을 형성하는 경우, 가스를 흡수하고, 전지의 수명 성능을 충분히 확보할 수 있다. The volume of the pocket 80 may be 10% or less of the total volume of the pouch, specifically, 7% or less, 5% or less. Since the gas generated inside the secondary battery is 3 to 5% of the total volume of the pouch including the secondary battery cell, when the pocket having the above-described volume is formed, the gas can be absorbed and the battery life performance can be sufficiently secured. have.

이와 같이, 파우치 실링부와 전극조립체 사이의 영역 중 전극 탭 및 전극리드와 겹쳐지지 않는 테라스부의 외주는 파우치 실링부(40)보다 작은 힘을 가하여 실링이 수행되므로, 상기 테라스부 외주의 실링부 두께는 파우치 실링부(40)보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 특별하게 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 225㎛ 이상일 수 있으며, 250㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 두께가 225㎛ 미만인 경우, 파우치 필름 내부 폴리프로필렌(PP) 층이 모두 열에 용융되어, 내부 금속층이 노출될 가능성이 있다. 한편, 최소한의 실링력을 확보하면서, 파우치 내부의 내압차에 의해 가스를 유도하기 위해서는 상기 테라스부 외주의 실링부 두께는 260㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 상기 두께는 리튬 이차전지를 구성하는 집전체의 표면에 대해 수직인 방향으로 실링부의 길이를 의미하는 것으로 이해될 것이며, 폭은 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 파우치 및 하부 파우치가 접착된 영역의 길이를 의미하는 것으로 이해될 것이다.As such, the outer periphery of the terrace portion that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead among the region between the pouch sealing portion and the electrode assembly is sealed by applying a smaller force than the pouch sealing portion 40, so the thickness of the sealing portion on the outer periphery of the terrace portion is preferably formed to be thicker than the pouch sealing part 40 . Although not specifically limited, for example, it may be 225 μm or more, and more preferably 250 μm or more. When the thickness is less than 225 μm, there is a possibility that the polypropylene (PP) layer inside the pouch film is all melted by heat, thereby exposing the inner metal layer. Meanwhile, in order to induce gas by the internal pressure difference inside the pouch while ensuring a minimum sealing force, it is preferable that the thickness of the sealing part on the outer periphery of the terrace part is 260 μm or less. On the other hand, the thickness will be understood to mean the length of the sealing part in a direction perpendicular to the surface of the current collector constituting the lithium secondary battery, and the width is, as shown in FIG. 1, the upper pouch and the lower pouch are adhered. It will be understood to mean the length of the region.

또한, 상기 테라스부 외주의 실링부(50)의 폭이 너무 넓으면, 벤팅에 어려움이 있을 수 있으므로, 상기 테라스부 외주의 실링부(50)의 폭은 7mm 이하(단, 0은 제외)인 것이 바람직하며, 3mm이하인 것이 보다 바람직하다.In addition, if the width of the sealing part 50 on the outer periphery of the terrace part is too wide, there may be difficulties in venting. It is preferable, and it is more preferable that it is 3 mm or less.

한편, 본 발명에서 포켓(80)은 일종의 주머니 역할을 수행하며, 내부에 가스 흡수제(60)가 충진되어 있다. 상기 포켓(80)은 기체는 통과시키되, 액체는 통과시키지 않는 기액분리막으로 이루어지는 것이 바람직하며, 기액분리막으로 구성됨으로써, 가스 및 기체 형태의 수분을 통과시켜 포켓 내부의 가스 흡수제로 흡수하되, 전해액은 자유롭게 통과할 수 없도록 하여 예기치 않은 2차 반응을 방지할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the pocket 80 serves as a kind of pocket, and the gas absorbent 60 is filled therein. The pocket 80 is preferably formed of a gas-liquid separation membrane that passes gas but does not pass liquid, and is composed of a gas-liquid separation membrane, so that moisture in gas and gas form passes through and absorbed into the gas absorbent inside the pocket, but the electrolyte is Unexpected secondary reactions can be prevented by preventing them from passing freely.

상기 포켓(80)은 셀룰로오스 섬유, 합성섬유 및 무기섬유 중에서 선택되는 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 셀룰로오스 재질로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 이차전지의 경우, side effect로 인해 전해액의 산성도가 높아질 수 있으며, 산성도가 높아지는 경우, 통상적으로 기액분리막으로 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP) 등의 고분자 소재는 산성에 취약하여, 빠른 노후화 및 기능의 손실을 야기할 수 있으나, 셀룰로오스는 산성에 강한 특성이 있으므로, 전해액이 산성화되어도, 전해액과의 반응을 효과적으로 차단하여 보다 오랜 기간 동안 기액 분리막으로서 기능할 수 있다. The pocket 80 may be formed of one or more materials selected from cellulose fibers, synthetic fibers and inorganic fibers, and more preferably made of a cellulose material. In the case of secondary batteries, the acidity of the electrolyte may increase due to side effects, and when the acidity increases, polymer materials such as polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene (PP), which are typically used as gas-liquid separation membranes, are vulnerable to acid. , but may cause rapid aging and loss of function, but since cellulose has strong acid properties, even if the electrolyte is acidified, it can effectively block the reaction with the electrolyte and function as a gas-liquid separation membrane for a longer period of time.

특별하게 한정하는 것은 아니나, 상기 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 및 셀룰로오스 부틸레이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 10 nm 내지 500 nm의 직경을 갖는 나노 셀룰로오스 섬유일 수 있다. 상기 셀룰로오스 섬유는 폴리머 재질의 기액 분리막에 비하여 산성화된 전해액에 대해 내구성이 우수한 장점이 있다.Although not particularly limited, the cellulose fiber may include at least one selected from cellulose acetate, cellulose triacetate, and cellulose butyrate, and may be a nano-cellulose fiber having a diameter of 10 nm to 500 nm. The cellulose fiber has an advantage in that it has excellent durability against an acidified electrolyte as compared to a gas-liquid separator made of a polymer material.

상기 포켓(80)의 내부에는 가스 흡수제(60)가 충진되어 있으며, 기액분리막으로 이루어진 포켓(80)을 통과한 가스를 흡수한다. 이차전지 내부에서 발생하는 가스 중 대부분은 CO 및 CO2이며, CO 및 CO₂ 흡수를 위한 가스 흡수제로는 탄산칼슘, 탄산칼륨 및 수산화나트륨 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. A gas absorbent 60 is filled inside the pocket 80 and absorbs the gas passing through the pocket 80 made of a gas-liquid separation membrane. Most of the gases generated inside the secondary battery are CO and CO ₂ , and as a gas absorbent for absorbing CO and CO 2 , at least one selected from calcium carbonate, potassium carbonate, and sodium hydroxide may be used.

한편, 상기 가스 흡수제(60)는 리튬 이차전지의 총 중량의 0.1중량% 미만인 경우, 가스 제거 효율이 열위하게 되는 반면, 그 양이 많을수록, 가스 제거 속도가 빨라질 수는 있으나, 한정된 내부 공간을 활용하고, 원가 절감의 측면에서, 리튬 이차전지의 총 중량의 0.2%의 중량으로 포함될 수 있다. On the other hand, when the gas absorbent 60 is less than 0.1% by weight of the total weight of the lithium secondary battery, the gas removal efficiency is inferior. And, in terms of cost reduction, it may be included in a weight of 0.2% of the total weight of the lithium secondary battery.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 포켓(80)에는 수분 흡수제(70)가 추가로 충진될 수 있다. 이차전지 내부에서 가스 발생시, 수분의 함량 또한 증가할 수 있다. 구체적으로, 가스의 발생은 양극 구조의 붕괴로부터 시작되는데, 이러한 가스는 HF 의 분해 반응으로부터 시작될 수 있고, HF 에서 분해된 H+는 OH- 와 반응하여 수분을 형성하며, 이와 같이 발생된 수분은 이차전지 내부에서 부반응을 일으키는 주된 요인이 되므로, 가스와 함께 발생되는 수분을 함께 제거하여야 전지 성능 저하를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pocket 80 may be additionally filled with a moisture absorbent 70 . When gas is generated inside the secondary battery, the moisture content may also increase. Specifically, the generation of gas starts from the collapse of the anode structure, and this gas may start from the decomposition reaction of HF, and H+ decomposed in HF reacts with OH- to form water, and the water generated in this way is secondary Since it is a major factor in causing side reactions inside the battery, it is necessary to remove the moisture generated together with the gas to more effectively prevent the deterioration of the battery performance.

상기 수분 흡수제(70)는 특별하게 한정하는 것은 아니나, 실리카 겔 및 제올라이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고 바람직하게는 실리카 겔이 사용될 수 있다. The moisture absorbent 70 is not particularly limited, but may include at least one selected from silica gel and zeolite, and preferably silica gel.

한편, 이차전지 내부에서 발생하는 가스는 양극 활물질의 양 및 전해액의 양과 관련이 있으며, 이는 이차전지의 용량과 관련되므로, 이차전지의 용량에 따라, 적절하게 선택될 수 있다. 다만, 상기 수분 흡수제(70)는 포켓(80)에 충진된 가스 흡수제(60)의 총 중량 대비 1/10 이하의 중량(단, 0은 제외한다)으로 포함되는 것이 바람직하다. 수분의 경우 이차전지에서 ppm 단위로 존재 하므로 가스 흡수제(60)의 총 중량 대비 1/10 이하의 중량으로 포함되어도 충분한 효과를 발휘할 수 있다.Meanwhile, the gas generated inside the secondary battery is related to the amount of the positive electrode active material and the amount of the electrolyte, which is related to the capacity of the secondary battery, and thus may be appropriately selected according to the capacity of the secondary battery. However, the moisture absorbent 70 is preferably included in a weight of 1/10 or less (however, 0 is excluded) based on the total weight of the gas absorbent 60 filled in the pocket 80 . In the case of moisture, since it is present in ppm units in the secondary battery, a sufficient effect can be exhibited even when included in a weight of 1/10 or less of the total weight of the gas absorbent 60 .

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are provided to explain the present invention in more detail, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example

1. 장기 수명 특성 실험1. Long-Term Life Characteristics Experiment

하기 표 1에 나타낸 것과 같은 두께 및 폭으로 테라스 실링부를 형성하고, 이에 따라 생성된 포켓에 가스흡수제로 탄산칼슘 2g 및 수분흡수제로 실리카 겔 0.5g을 충진하여, SOC100@ 60도에 따라, 장기 수명 실험을 진행하였다. 한편, 비교예 1은 포켓, 가스흡수제 및 수분흡수제를 포함하지 않으며, 비교예 2는 테라스 실링부를 형성하지 않고, 이차전지 내부의 잔여 공간에 가스흡수제 및 수분흡수제를 배치하였다. Forming a terrace sealing portion with the thickness and width as shown in Table 1 below, and filling the resulting pocket with 2 g of calcium carbonate as a gas absorbent and 0.5 g of silica gel as a water absorbent, according to SOC100@ 60 degrees, long life The experiment was carried out. Meanwhile, Comparative Example 1 did not include a pocket, a gas absorbent, and a water absorbent, and Comparative Example 2 did not form a terrace sealing part, and a gas absorbent and a water absorbent were disposed in the remaining space inside the secondary battery.

비비교예1Comparative Example 1 비비교예2Comparative Example 2 실실시예1Example 1 실실시예2Example 2 실실시예3Example 3 실실시예4Example 4 실실시예5Example 5 실실시예6Example 6 실실시예7Example 7 실실시예8Example 8 Sealing 두께Sealing thickness XX XX 225 μm225 μm 225 μm225 μm 225 μm225 μm 225 μm225 μm 250μm250μm 250μm250μm 250μm250μm 250μm250μm Sealing 폭Sealing width XX XX 1mm1mm 3mm3mm 5mm5mm 7mm7mm 1mm1mm 3mm3mm 5mm5mm 7mm7mm 장기 수명
SOC100@ 60도long life
SOC100@ 60 degree (ref)
30주(ref)
30 weeks 31주31 weeks 40주40 weeks 39주39 weeks 35주35 weeks 33주33 weeks 42주42 weeks 41주41 weeks 37주37 weeks 35주35 weeks

상기 표 1을 참조하면, 테라스 실링부를 형성함에 따라, 생성된 포켓에 가스흡수제 및 수분흡수제를 배치된 실시예 1 내지 8은 단순히 이차전지 내부의 잔여 공간에 가스흡수제 및 수분흡수제를 배치된 비교예 2 대비 장기 수명 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다. 특히, 테라스 실링부의 두께가 250 μm 이상이고, 폭이 3mm이하인 실시예 5 및 6의 장기 수명 특성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. 2. 포켓의 재질에 따른 내구성 실험 Referring to Table 1, Examples 1 to 8, in which the gas absorbent and the water absorbent are disposed in the generated pocket as the terrace sealing part is formed, are comparative examples in which the gas absorbent and the water absorbent are simply disposed in the remaining space inside the secondary battery. It can be seen that the long-term lifespan characteristics are improved compared to 2. In particular, it can be seen that the long-term life characteristics of Examples 5 and 6, in which the thickness of the terrace sealing portion is 250 μm or more and the width is 3 mm or less, are the best. 2. Durability test according to the material of the pocket

가스 충진제가 충진되는 포켓의 재질에 따른 내구성을 실험하기 위해, 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질의 기액 분리막(비교예 3) 및 셀룰로오스 나노 섬유 재질의 기액 분리막(실시예 9)을 산성화된 전해액에 침지시키고, 30일 간 경시 변화, 즉, 제품의 변형 과정을 관찰하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. In order to test the durability according to the material of the pocket filled with the gas filler, a gas-liquid separator made of polyethylene terephthalate (Comparative Example 3) and a gas-liquid separator made of cellulose nanofiber (Example 9) were immersed in an acidified electrolyte, 30 The change over time, that is, the deformation process of the product was observed, and the results are shown in Table 2.

구분division Porosity 변화율Porosity rate of change 0일0 days 7일7 days 30일30 days 60일60 days 90일90 days 실시예 9Example 9 20%20% 20.1%
(0.5%↑)20.1%
(0.5%↑) 20.4%
(2%↑)20.4%
(2%↑) 20.9%
(4.5%↑)20.9%
(4.5%↑) 22.0%
(10%↑)22.0%
(10%↑) 비교예 3Comparative Example 3 20%20% 21%(5%↑)21% (5%↑) 26%
(30%↑)26%
(30%↑) 35%
(75%↑)35%
(75%↑) 50%
(150%↑)50%
(150%↑)

표 2를 참조하면, 셀룰로오스 나노 섬유 재질의 기액 분리막은 초반의 초반의 porosity 대비 30일 후의 porosity가 2% 증가하여 그 성능이 유지되는 반면, PET 기액 분리막은 초반 porosity 대비 30일 후의 porosity가 약 30% 증가하였으며, 이에 따라, 폴리머 재질의 기액 분리막은 산성화된 전해액에 대한 내구성을 확보할 수 없음을 확인하였다.이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Referring to Table 2, the performance of the gas-liquid separator made of cellulose nanofiber increased by 2% after 30 days compared to the initial porosity of the initial stage, while the PET gas-liquid separator showed a porosity of about 30 compared to the initial porosity of the PET gas-liquid separator. % increased, and accordingly, it was confirmed that the polymer gas-liquid separator could not secure durability against acidified electrolyte. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit of the present invention described in the claims.

10: 전극조립체
20: 전극리드
30: 절연필름
40: 파우치 실링부
50: 테라스부 외주의 실링부
60: 가스흡수제
70: 수분흡수제
80: 포켓10: electrode assembly
20: electrode lead
30: insulation film
40: pouch sealing unit
50: sealing part of the outer periphery of the terrace part
60: gas absorbent
70: moisture absorbent
80: pocket

Claims

electrode assembly;
The pouch sealing part and the electrode lead sealed along the edge to accommodate the electrode assembly therein are formed in a protruding direction, and a terrace part that does not overlap with the electrode tab and the electrode lead is included in the area between the pouch sealing part and the electrode assembly. pouch;
A lithium secondary battery including a pocket filled with a gas absorbent in an inner space formed by sealing the outer periphery of the terrace portion.

According to claim 1,
The volume of the pocket is less than 10% of the total volume of the pouch lithium secondary battery.

According to claim 1,
A lithium secondary battery in which the outer periphery of the terrace portion is sealed with a lower strength than that of the pouch sealing portion.

According to claim 1,
The thickness of the sealing part on the outer periphery of the terrace part is 225 µm or more and 260 µm or less.

According to claim 1,
The width of the sealing part on the outer periphery of the terrace part is 7 mm or less.

According to claim 1,
The pocket is a lithium secondary battery formed of at least one material selected from cellulose fibers, synthetic fibers and inorganic fibers.

7. The method of claim 6,
The cellulose fiber is a lithium secondary battery comprising at least one selected from cellulose acetate, cellulose triacetate and cellulose butyrate.

According to claim 1,
The gas absorbent is a lithium secondary battery comprising at least one selected from calcium carbonate, potassium carbonate and sodium hydroxide.

According to claim 1,
A lithium secondary battery in which the pocket is additionally filled with a moisture absorbent.

10. The method of claim 9,
The water absorbent is a lithium secondary battery comprising at least one selected from silica gel and zeolite.

10. The method of claim 9,
The moisture absorbent is a lithium secondary battery included in the weight of 0.1 to 0.2% of the total weight of the lithium secondary battery.

10. The method of claim 9,
The moisture absorbent is a lithium secondary battery included in the weight of less than 1/10 of the gas absorbent.