KR20220142324A - A secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벤트 부재를 구비한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having a vent member.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.Secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다.The types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
이러한 이차전지는 외층, 금속 배리어층, 실란트층이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트의 전지 케이스에 양극/분리막/음극 구조의 단위 셀을 적어도 하나 이상 포함하는 전극 조립체가 수납되고, 전극 조립체를 밀봉하기 위해 실란트층의 실란트 수지가 융착하는 구조를 가지는 형태가 널리 사용되고 있다.In such a secondary battery, an electrode assembly including at least one unit cell of a positive electrode/separator/negative electrode structure is accommodated in a battery case of a laminate sheet in which an outer layer, a metal barrier layer, and a sealant layer are sequentially stacked, and to seal the electrode assembly A form having a structure in which the sealant resin of the sealant layer is fused is widely used.
이러한 종래의 이차전지의 경우, 이차전지 내부의 단락이나 과충전이나 과방전, 온도 제어 등 다양한 원인들에 의해 전지의 발화가 발생할 수 있다. 이 때, 이차전지 내부의 온도가 급격히 올라감과 동시에 인접 셀까지 열이 전달되는 열 폭주 현상(Thermal Propagation)이 발생되어 화재가 더욱 커질 수 있다.In the case of such a conventional secondary battery, ignition of the battery may occur due to various causes such as a short circuit inside the secondary battery, overcharge or overdischarge, and temperature control. At this time, the temperature inside the secondary battery rapidly rises, and at the same time, a thermal propagation phenomenon in which heat is transferred to adjacent cells may occur, which may further increase the fire.
열 폭주 현상 발생 시, 가스로 인한 전극 손상을 최소화하기 위해 이차전지의 내부 온도가 상승할 때, 한 쪽 방향으로 가스를 배출하는 디렉셔널 벤팅(Directional Venting) 특성이 요구된다. 그러나, 종래 이차전지에서는 특정 방향으로 가스 배출을 유도하기 어려운 문제가 있다.In order to minimize the electrode damage due to gas when thermal runaway occurs, when the internal temperature of the secondary battery rises, a directional venting characteristic is required to discharge gas in one direction. However, there is a problem in that it is difficult to induce gas emission in a specific direction in a conventional secondary battery.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 특정 방향으로 가스 배출을 유도할 수 있어 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary battery with improved safety by inducing gas emission in a specific direction.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구현예들의 이차전지가 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery of the following embodiments.
제1 구현예는,A first embodiment is
전극 리드가 부착된 전극 조립체;an electrode assembly to which an electrode lead is attached;
상기 전극 리드의 일부가 외부로 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부, 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 전지 케이스;a battery case including a housing part accommodating the electrode assembly so that a portion of the electrode lead is exposed to the outside, and a sealing part including a sealant resin and formed to seal the electrode assembly;
상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸고, 상기 전극 리드와 상기 전지 케이스의 실링부 사이에 개재된 리드 필름; 및a lead film surrounding a portion of an outer surface of the electrode lead and interposed between the electrode lead and a sealing portion of the battery case; and
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지를 포함하고, 상기 리드 필름과 적어도 일부가 중첩되는 영역을 가지는 벤트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.It relates to a secondary battery comprising a resin having a lower melting point than the sealant resin, and comprising a vent member having a region at least partially overlapping the lead film.
제2 구현예는, 제1 구현예에 있어서,In the second embodiment, according to the first embodiment,
상기 벤트 부재는 상기 실링부가 형성된 영역에서 상기 전극 리드와 소정 간격 이격되어 있는 것일 수 있다.The vent member may be spaced apart from the electrode lead by a predetermined distance in the area where the sealing part is formed.
제3 구현예는, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,A third embodiment, according to the first or second embodiment,
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로 Y축을 설정하고, 상기 Y축에 직교하는 좌우 방향을 X축으로 설정하였을 때, 상기 벤트 부재가 X축 방향으로 연장되는 브릿지부를 가지고, Y축 방향으로 연장되는 몸체부를 가질 수 있다.When the Y-axis is set based on the protrusion direction of the electrode lead, and the left-right direction perpendicular to the Y-axis is set as the X-axis, the vent member has a bridge portion extending in the X-axis direction, and extends in the Y-axis direction It may have a body part.
제4 구현예는, 제3 구현예에 있어서,In the fourth embodiment, according to the third embodiment,
상기 벤트 부재가 L자 형상을 가질 수 있다.The vent member may have an L-shape.
제5 구현예는, 제3 구현예 또는 제4 구현예에 있어서,A fifth embodiment, according to the third or fourth embodiment,
상기 브릿지부의 상단의 일부와 상기 리드 필름의 하단의 일부가 중첩될 수 있다.A portion of an upper end of the bridge portion and a portion of a lower end of the lead film may overlap.
제6 구현예는, 제5 구현예에 있어서,A sixth embodiment, according to the fifth embodiment,
상기 몸체부와 상기 리드 필름이 중첩되지 않을 수 있다.The body portion and the lead film may not overlap.
제7 구현예는, 제3 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A seventh embodiment, according to any one of the third to sixth embodiments,
상기 브릿지부의 상단이 상기 전극 리드가 돌출된 부분의 실링부의 하단과 이격될 수 있다.An upper end of the bridge portion may be spaced apart from a lower end of the sealing portion of the portion from which the electrode lead protrudes.
제8 구현예는, 제3 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The eighth embodiment, according to any one of the third to seventh embodiments,
상기 몸체부의 형상이 상기 전극 리드의 돌출방향 방면으로 갈수록 좁아지는 구조를 가질 수 있다.The shape of the body portion may have a structure in which it becomes narrower toward the protruding direction of the electrode lead.
제9 구현예는, 제8 구현예에 있어서,The ninth embodiment, according to the eighth embodiment,
상기 몸체부의 형상이 원형, 타원형, 스텝형, 삼각형, 또는 사다리꼴일 수 있다.The shape of the body portion may be circular, oval, step-shaped, triangular, or trapezoidal.
제10 구현예는, 제3 구현예 내지 제9 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A tenth embodiment, according to any one of the third to ninth embodiments,
상기 몸체부의 두께가 상기 전극 리드가 돌출되는 방향을 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 감소하는 구조를 가질 수 있다.The thickness of the body portion may have a structure in which the electrode lead protrudes continuously or discontinuously decreases.
제11 구현예는, 제1 구현예 내지 제10 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,An eleventh embodiment, according to any one of the first to tenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.The resin having a lower melting point than the sealant resin may include linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms.
제12 구현예는, 제1 구현예 내지 제11 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A twelfth embodiment, according to any one of the first to eleventh embodiments,
상기 벤트 부재가 100℃ 내지 120℃에서 벤팅되는 것일 수 있다.The vent member may be vented at 100°C to 120°C.
제13 구현예는, 제12 구현예에 있어서,The thirteenth embodiment, according to the twelfth embodiment,
상기 벤트 부재가 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅되는 것일 수 있다.The vent member may be vented at a pressure of 1.5 atm or more.
제14 구현예는, 제1 구현예 내지 제13 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A fourteenth embodiment, according to any one of the first to thirteenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만일 수 있다.The maximum sealing strength at 100° C. or higher of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be less than 6 kgf/15 mm.
제15 구현예는, 제1 구현예 내지 제14 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A fifteenth embodiment, according to any one of the first to fourteenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다.An average sealing strength at 100° C. or higher of a resin having a lower melting point than the sealant resin may be less than 4.5 kgf/15 mm.
제16 구현예는, 제1 구현예 내지 제15 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A sixteenth embodiment, according to any one of the first to fifteenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상일 수 있다.The maximum sealing strength at room temperature to 60° C. of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 6 kgf/15 mm or more.
제17 구현예는, 제1 구현예 내지 제16 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The seventeenth embodiment, according to any one of the first to sixteenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상일 수 있다.The average sealing strength at room temperature to 60° C. of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 4.5 kgf/15 mm or more.
제18 구현예는, 제11 구현예 내지 제17 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The eighteenth embodiment, according to any one of the eleventh to seventeenth embodiments,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것일 수 있다.The linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be polymerized in the presence of a metallocene catalyst.
제19 구현예는, 제11 구현예 내지 제18 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The nineteenth embodiment, according to any one of the eleventh to eighteenth embodiments,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하일 수 있다.In the linear low density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms, the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms may be 15% by weight or less compared to 100% by weight of the linear low density polyethylene having 6 or more comonomers.
제20 구현예는, 제1 구현예 내지 제19 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The twentieth embodiment, according to any one of the first to nineteenth embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하일 수 있다.A polydispersity index (PDI) of a resin having a lower melting point than the sealant resin may be 4 or less.
제21 구현예는, 제1 구현예 내지 제20 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The twenty-first embodiment, according to any one of the first to twentieth embodiments,
상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하일 수 있다.A difference between a crystallization temperature of the sealant resin and a crystallization temperature of a resin having a lower melting point than the sealant resin may be 10° C. or less.
제22 구현예는, 제1 구현예 내지 제21 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The twenty-second embodiment, according to any one of the first to twenty-first embodiments,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 100℃ 내지 130℃의 융점을 가지는 것일 수 있다.A resin having a lower melting point than the sealant resin may have a melting point of 100°C to 130°C.
제23 구현예는, 제1 구현예 내지 제22 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,A twenty-third embodiment, according to any one of embodiments 1 to 22,
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol일 수 있다.The resin having a lower melting point than the sealant resin may have a weight average molecular weight of 100,000 g/mol to 400,000 g/mol.
제24 구현예는, 제1 구현예 내지 제23 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,The twenty-fourth embodiment, according to any one of the first to twenty-third embodiments,
상기 이차전지는 파우치형 이차전지일 수 있다.The secondary battery may be a pouch-type secondary battery.
본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는 전지 케이스의 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지를 포함하는 벤트 부재를 구비하여, 상기 벤트 부재가 위치한 방향으로 가스 배출을 유도할 수 있다. 이에 따라, 전지의 안전성이 향상될 수 있다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention may include a vent member including a resin having a lower melting point than the sealant resin of the battery case, and may induce gas discharge in a direction in which the vent member is positioned. Accordingly, the safety of the battery may be improved.
본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는 전극 리드와 직접 접촉하도록 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention can minimize the amount of gas vented to directly contact the electrode lead, thereby further improving the safety of the battery.
본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지는 리드 필름과 일부가 중첩되는 영역을 가지는 벤트 부재를 구비하여 벤트 부재의 위치를 일정하게 고정시키는 것이 용이하다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention has a vent member having a region partially overlapping the lead film, so that it is easy to constantly fix the position of the vent member.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 2는, 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 리드 필름 및 벤트 부재 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 리드 필름 및 벤트 부재 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 5는 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 리드 필름 및 벤트 부재 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 6은, 도 2의 B-B 축을 따라 자른 단면도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the above-described content of the invention, so the present invention is limited to the matters described in those drawings It should not be construed as being limited.
1 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
3 is an enlarged view of a lead film and a vent member in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a lead film and a vent member in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
5 is an enlarged view of a lead film and a vent member in a secondary battery according to another embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the BB axis of FIG. 2 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is merely the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지는, 전극 리드가 부착된 전극 조립체; 상기 전극 리드의 일부가 외부로 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부, 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸고, 상기 전극 리드와 상기 전지 케이스의 실링부 사이에 개재된 리드 필름; 및 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지를 포함하고, 상기 리드 필름과 적어도 일부가 중첩되는 영역을 가지는 벤트 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.A secondary battery according to an aspect of the present invention includes an electrode assembly to which an electrode lead is attached; a battery case including a housing part accommodating the electrode assembly so that a portion of the electrode lead is exposed to the outside, and a sealing part including a sealant resin and formed to seal the electrode assembly; a lead film surrounding a portion of an outer surface of the electrode lead and interposed between the electrode lead and a sealing portion of the battery case; and a vent member including a resin having a lower melting point than the sealant resin, and having a region at least partially overlapping with the lead film.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지를 나타낸 것이다.1 shows a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지(10)는 전극 리드(11)가 부착된 전극 조립체(12) 및 전지 케이스(13)를 구비한다.Referring to FIG. 1 , a
상기 전극 조립체(12)는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함한다. 전극 조립체(12)는 분리막이 개재된 상태에서 양극판과 음극판이 순차적으로 적층될 수 있다.The
양극판은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와 그 적어도 일면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 양극판은 일측단에 금속 재질, 이를테면 알루미늄(Al) 재질로 이루어진 양극탭을 포함할 수 있다. 양극탭은 양극판의 일측단으로부터 연장되어 돌출되거나 양극판의 일측단에 용접되거나 도전성 접착제를 이용하여 접합될 수 있다.The positive electrode plate may be formed by including a positive electrode current collector made of a metal thin plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on at least one surface thereof. In addition, the positive electrode plate may include a positive electrode tab made of a metal material, for example, an aluminum (Al) material, at one end thereof. The positive electrode tab may extend from one end of the positive electrode plate and protrude, be welded to one end of the positive electrode plate, or be bonded using a conductive adhesive.
음극판은 전도성 금속 박판, 예를 들면 구리(Cu) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 그 적어도 일면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 음극판은 일측단에 금속 재질, 이를테면 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 형성되는 음극탭을 포함할 수 있다. 음극탭은 음극판의 일측단으로부터 연장되어 돌출되거나 양극판의 일측단에 용접되거나 도전성 접착제를 이용하여 접합될 수 있다.The negative electrode plate may include a conductive metal thin plate, for example, a negative electrode current collector made of copper (Cu) foil, and a negative electrode active material layer coated on at least one surface thereof. In addition, the negative electrode plate may include a negative electrode tab formed of a metal material, for example, a copper (Cu) or nickel (Ni) material at one end. The negative electrode tab may extend from one end of the negative electrode plate and protrude, be welded to one end of the positive electrode plate, or be bonded using a conductive adhesive.
분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되어, 양극판과 음극판을 서로 전기적으로 절연시키며, 양극판과 음극판 사이에서 리튬 이온 등이 서로 통과될 수 있도록 다공성 막 형태로 형성될 수 있다. 이러한 분리막은, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 또는 폴리프로필렌(PP), 또는 이들의 복합필름을 사용한 다공성 막을 포함할 수 있다.The separator may be interposed between the positive and negative plates to electrically insulate the positive and negative plates from each other, and may be formed in the form of a porous membrane so that lithium ions and the like can pass between the positive and negative plates. Such a separator may include, for example, a porous membrane using polyethylene (PE), polypropylene (PP), or a composite film thereof.
분리막의 표면에는 무기물 코팅층이 구비될 수 있다. 무기물 코팅층은 무기물 입자들이 바인더에 의해 서로 결합되어 입자들 사이에 기공 구조(interstitial volume)을 형성한 구조를 가질 수 있다.An inorganic coating layer may be provided on the surface of the separator. The inorganic coating layer may have a structure in which inorganic particles are bonded to each other by a binder to form an interstitial volume between the particles.
전극 조립체(12)로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀 셀(Full dell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.As the
상기 전지 케이스(13)는 전극 조립체(12)를 수납하는 수납부(13a), 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체(12)를 밀봉하기 위해 형성된 실링부(13b)를 포함한다.The
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 전지 케이스(13)는 외부 충격 보호를 위한 외층, 수분을 차단하는 금속 배리어층, 및 케이스를 실링하는 실란트층의 다층 구조의 필름 형태로 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
상기 외층은, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(Poly(ethylene terephthalate); PET), 폴리부틸렌테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 나일론 등 기타 폴리에스터계 필름을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.The outer layer is, poly(ethylene terephthalate) (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, copolymer polyester, polycarbonate, nylon, etc. Other polyester-based films It may include, and may be composed of a single layer or multiple layers.
상기 금속 배리어층은, 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있다.The metal barrier layer may include aluminum, copper, or the like.
상기 실란트층은 실란트 수지를 포함하고, 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.The sealant layer includes a sealant resin, and may be formed of a single layer or multiple layers.
상기 실란트 수지는 폴리프로필렌(PP), 산 변성 폴리프로필렌(Acid modified polypropylene; PPa), 랜덤 폴리프로필렌(random polypropylene), 에틸렌 프로필렌 공중합체, 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다. 상기 에틸렌 프로필렌 공중합체는 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber), 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The sealant resin may include polypropylene (PP), acid modified polypropylene (PPa), random polypropylene, ethylene propylene copolymer, or two or more of these. The ethylene-propylene copolymer may include, but is not limited to, an ethylene-propylene rubber, an ethylene-propylene block copolymer, and the like.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 전지 케이스(13)는 파우치 형태일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 전지 케이스(13)가 파우치 형태인 경우, 상부 파우치와 하부 파우치를 포함할 수 있다. 상기 전지 케이스(13)가 상부 파우치와 하부 파우치를 포함하는 경우, 실란트 수지가 서로 대향하도록 상부 파우치와 하부 파우치를 배치한 후, 대향하는 실란트 수지가 열과 압력에 의해 상호 융착됨으로써 전지를 밀봉하는 구조를 가진다.In one embodiment of the present invention, when the
상기 실링부(13b)는 상기 전극 조립체(12)를 밀봉하기 위해, 예컨대 상기 수납부(13a)의 외주면을 따라 융착하는 부분을 지칭하는 것으로, 상기 융착은 열융착, 초음파에 의한 융착 등일 수 있으나, 실링부를 융착시킬 수 있다면 크게 제한되지는 않는다.The sealing
상기 실링부(13b)는 전지 케이스(13)의 테두리에서 4면 실링 또는 3면 실링될 수 있다. 3면 실링 구조는, 상부 파우치와 하부 파우치가 하나의 파우치 시트에 포밍된 후 상부 파우치 및 하부 파우치의 경계면을 절곡시켜 상부 파우치 및 하부 파우치에 형성된 상기 전극 조립체 수납부(13a)들이 포개지도록 한 상태에서 절곡부를 제외한 나머지 3면의 테두리를 실링한 구조를 의미한다.The sealing
상기 전극 리드(11)는 일부가 상기 전지 케이스(13)의 외부로 노출되도록 전지 케이스(13) 내에 수납될 수 있다.The
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지(10)는 리드 필름(14)을 구비한다.Referring to FIG. 1 , a
상기 리드 필름(14)은 상기 전극 리드(11)의 외면의 일부를 감싸고, 상기 전극 리드(11)와 전극 리드(11)가 돌출된 부분의 전지 케이스(13)의 실링부(13b) 사이에 개재된다. 상기 리드 필름(14)은 상기 전극 리드(11)와 전극 리드가 돌출된 부분의 전지 케이스(13)의 실링부(13b) 사이에 개재되어 전극 리드(11)와 상기 전지 케이스(13)의 실링부(13b)의 결착을 돕는다.The
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지(10)는 리드 필름(14)과 적어도 일부가 중첩되는 영역을 가지는 벤트 부재(15)를 구비한다. 상기 벤트 부재(15)는 열 폭주 현상 발생 시, 특정한 방향으로 가스의 배출을 유도하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
도 1을 참조하면, 상기 벤트 부재(15)는 리드 필름(14)과 인접한 부위에 리드 필름(14)과 적어도 일부가 중첩되는 영역을 가지도록 위치한다. 상기 벤트 부재(15)가 리드 필름(14)과 중첩되는 적어도 일부의 영역을 가짐에 따라, 벤트 부재(15)의 위치를 일정하게 고정시키는 것이 용이하다. 예컨대, 상기 벤트 부재(15)를 삽입 후 융착할 때, 벤트 부재(15)의 일부가 리드 필름(14)과 중첩됨에 따라 벤트 부재(15)를 일정한 위치에 삽입한 후 융착할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 전극 리드(11)가 외부로 노출되는 측의 실링부에 위치하되, 전극 리드(11)와 소정 간격 이격되게 위치할 수 있다. 이에 따라, 전극 리드(11)와 직접적으로 접촉되는 방향, 즉 전극 리드(11)의 사이드 부분을 향하는 방향으로 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 전극 리드(11)는 과충전이나 내부단락 등의 이상 상황에서 온도가 빠르게 상승하는 부품이다. 따라서, 벤트되는 가스와 전극 리드(11)의 직접적 접촉을 최소화하면 안전성이 개선될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 전지 케이스(13)의 코너 측 실링부에 위치할 수 있다. 상기 벤트 부재(15)가 전술한 부분에 위치함에 따라 전극 리드(11)의 사이드 부분을 향하는 방향으로 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 실링부(13b)에서 전극 리드(11)와 소정 거리 이격되어 중첩되지 않을 수 있다. 상기 벤트 부재(15)가 실링부(13b)에서 전극 리드(11)와 중첩되지 않음에 따라, 전극 리드(11)의 사이드 부분을 향하는 방향으로 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도이다.FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 상기 전극 리드(11)의 돌출 방향을 기준으로 Y축을 설정하고, 상기 Y축에 직교하는 좌우 방향을 X축으로 설정하였을 때, 상기 벤트 부재(15)는 X축 방향으로 연장되는 브릿지부(15b)와 Y축 방향으로 연장되는 몸체부(15a)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 벤트 부재(15)가 L자 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 2 , when the Y-axis is set based on the protrusion direction of the
여기서, 상기 몸체부(15a)에서 실질적으로 벤트가 일어나고, 브릿지부(15b)에서는 실질적으로 벤트가 일어나지 않을 수 있다.Here, a vent may occur substantially in the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 브릿지부(15b)는 직사각형 형상일 수 있다. 예컨대, X축 방향으로 장변이 위치하고, Y축 방향으로 단변이 위치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 몸체부(15a)는 직사각형 형상일 수 있다. 예컨대, X축 방향으로 단변이 위치하고, Y축 방향으로 장변이 위치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the body portion (15a) may have a rectangular shape. For example, the short side may be located in the X-axis direction and the long side may be located in the Y-axis direction.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 브릿지부(15b)의 장변의 길이가 15 mm이고, 단변의 길이가 8 mm일 수 있다. 또한, 상기 몸체부(15a)의 단변의 길이가 7.5 mm이고, 장변의 길이가 16 mm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the length of the long side of the
도 2를 참조하면, 벤트 부재(15)의 브릿지부(15b)의 상단의 일부와 리드 필름(14)의 하단의 일부가 중첩될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a portion of the upper end of the
여기서, 상기 "벤트 부재의 브릿지부의 상단"이란, 전극 리드(11)의 돌출 방향을 기준으로 하였을 때, 브릿지부(15b)의 단부 중 X축 방향의 장변 중에서 전극 리드(11)의 돌출 방향과 더 가까운 장변을 의미한다. 상기 "리드 필름의 하단"이란, 전극 리드(11)의 돌출 방향과 더 먼 리드 필름의 단부를 의미한다.Here, the "upper end of the bridge part of the vent member" refers to the protrusion direction of the
브릿지부(15b)의 상단의 일부와 리드 필름(14)의 하단의 일부는 열융착을 통해 중첩될 수 있다. 다른 예에서, 브릿지부(15b)의 상단의 일부와 리드 필름(14)의 하단의 일부는 글루 등의 접착제를 통해 중첩될 수 있다. 또 다른 예에서, 브릿지부(15b)의 상단의 일부와 리드 필름(14)의 하단의 일부는 클립 등을 통해 물리적으로 상호 결합될 수 있다. 또 다른 예에서, 리드 필름(14)을 구성하는 필름 내에 상기 브릿지부(15b)의 상단의 일부가 매립(embedding)될 수 있다.A portion of the upper end of the
도 2를 참조하면, 상기 벤트 부재(15)의 몸체부(15a)와 상기 리드 필름(14)은 중첩되지 않을 수 있다. 예컨대, 몸체부(15a)와 상기 리드 필름(14)이 실링부(13b)에서 중첩되지 않을 수 있다. 상기 벤트 부재(15)의 몸체부(15a)와 상기 리드 필름(14)이 중첩되지 않는 경우, 전극 리드(11)의 사이드 부분을 향하는 방향으로 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)의 적어도 일부가 리드 필름(14)과 중첩되는 영역의 크기가 예컨대, 4 mm2 이상일 수 있다. 상기 벤트 부재(15)의 적어도 일부가 리드 필름(14)과 중첩되는 영역의 크기가 4 mm2 이상인 경우, 벤트 부재(15)의 부착이 안정적이기 더욱 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the size of the region in which at least a portion of the
도 2를 참조하면, 상기 브릿지부(15b)의 상단은 상기 전극 리드(11)가 돌출된 부분의 실링부(13b)의 하단과 이격될 수 있다. 여기서, 상기 "실링부의 하단"이란, 전극 리드(11)의 돌출 방향과 더 먼 실링부의 단부를 의미한다. 상기 브릿지부(15b)의 상단이 상기 전극 리드(11)가 돌출된 부분의 실링부(13b)의 하단과 이격된 경우, 브릿지부(15b) 전체가 수납부(13a) 내에 위치하게 된다. 이로써, 브릿지부(15b)와 실링부(13b) 사이의 계면이 수납부(13a)에 노출되며, 그 결과 가스의 압력이 상기 계면에 집중되면서 이상 상황에서 보다 빠르게 벤트가 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 2 , the upper end of the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 몸체부(15a)의 형상이 상기 전극 리드(11)의 돌출방향 방면으로 갈수록 좁아지는 구조를 갖는 것일 수 있다. 상기 몸체부(15a)의 형상이 상기 전극 리드(11)의 돌출방향 방면으로 갈수록 좁아지는 구조를 갖는 경우, 벤트되는 가스의 분사각이 감소되면서 전극 리드(11)의 사이드 부분을 향하는 방향으로 벤트되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, the shape of the body portion (15a) may have a structure that becomes narrower toward the protruding direction of the electrode lead (11). When the shape of the
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 리드 필름 및 벤트 부재 부분을 확대하여 나타낸 도이다.3 to 5 are enlarged views of the lead film and the vent member in the secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 몸체부(15a)의 형상은 예컨대 타원형 또는 스텝형일 수 있다. 하지만, 상기 몸체부(15a)의 형상은 원형, 삼각형, 또는 사다리꼴 등의 형상으로 변형이 가능하다. 3 and 4 , the shape of the
또한, 도 5를 참조하면, 상기 몸체부(15a)의 형상이 비대칭 스텝 구조일 수 있다. 비대칭 스텝 구조에 있어서, 스텝들의 단차는 전극 리드(11)의 사이드 부분과 대행하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 벤트되는 가스의 분사 방향을 전극 리드(11)의 사이드 부분과 최대한 이격시킬 수 있다.In addition, referring to FIG. 5 , the shape of the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 몸체부(15a)의 두께는 전극 리드(11)가 돌출되는 방향을 따라 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the
도 6은 도 2의 B-B 축을 따라 자른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the B-B axis of FIG. 2 .
도 6을 참조하면, 상기 몸체부(15a)의 두께 감소는 도 6의 (a)와 같이 스텝 형상으로 불연속적으로 이루어지거나, 도 6의 (b)와 같이 연속적으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the thickness reduction of the
본 발명에서, 상기 벤트 부재(15)는 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지를 포함한다.In the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resin having a lower melting point than the sealant resin may include a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 탄소수 6 이상의 코모노머를 가짐에 따라, 실란트 수지와의 융착성이 우수하면서, 고온에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현될 수 있다.As the resin having a lower melting point than the sealant resin has a comonomer having 6 or more carbon atoms, the sealing strength of the sealing
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 탄소수 6 내지 8의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resin having a lower melting point than the sealant resin may include a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 to 8 carbon atoms.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 100℃ 내지 130℃, 또는 105℃ 내지 125℃, 또는 110℃ 내지 120℃의 융점을 가지는 것일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 범위를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a resin having a lower melting point than the sealant resin may have a melting point of 100°C to 130°C, or 105°C to 125°C, or 110°C to 120°C. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above range, the sealing strength of the sealing
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 융점은 시차 주사 열량계(Differential scanning calorimeter; DSC)를 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, 시료의 온도를 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후, 280℃에서 10분 간 유지하고, 10℃/min으로 30℃까지 냉각한 후, 30℃에서 10분간 유지한다. 이후, 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후 280℃에서 10분간 유지하여 융점을 측정할 수 있다.The melting point of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). For example, the temperature of the sample is increased from 30°C to 280°C at 10°C/min, maintained at 280°C for 10 minutes, cooled to 30°C at 10°C/min, and then maintained at 30°C for 10 minutes. Thereafter, the melting point can be measured by increasing from 30° C. to 280° C. at 10° C./min and maintaining at 280° C. for 10 minutes.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 100℃ 내지 120℃에서 벤팅되는 것일 수 있다. 특히, 상기 벤트 부재(15)는 100℃ 내지 120℃, 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅되는 것일 수 있다. 상기 벤트 부재(15)는 전술한 온도 범위 및/또는 전술한 압력 조건에서 벤팅됨에 따라, 전지가 정상 작동할 때에는 전지의 밀봉이 가능하면서 전지의 이상 작동 시에만 가스 배출을 유도할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the maximum sealing strength at 100° C. or higher of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be less than 6 kgf/15 mm. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-mentioned sealing strength in the above-described temperature range, the sealing strength of the sealing
또한, 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 전지의 정상 작동 시에 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the maximum sealing strength at room temperature to 60 ℃ of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 6 kgf/15 mm or more. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-described sealing strength in the above-described temperature range, it may have excellent sealing strength during normal operation of the battery, thereby making it easy to secure sealing properties of the battery.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만이고, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 용이하면서, 전지의 정상적 작동 시에 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the maximum sealing strength at 100° C. or higher of the resin having a lower melting point than the sealant resin is less than 6 kgf/15 mm, and the maximum sealing strength of the resin having a lower melting point than the sealant resin at room temperature to 60° C. The sealing strength may be at least 6 kgf/15 mm. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-mentioned sealing strength, the sealing strength of the sealing
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the average sealing strength at 100° C. or higher of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be less than 4.5 kgf/15 mm. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-mentioned sealing strength in the above-mentioned temperature range, the sealing strength of the sealing
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 전지의 정상 작동 시에 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the average sealing strength at room temperature to 60° C. of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 4.5 kgf/15 mm or more. When the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-described sealing strength in the above-described temperature range, it may have excellent sealing strength during normal operation of the battery, thereby making it easy to secure sealing properties of the battery.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만이고, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 전술한 온도 범위를 가지는 경우, 고온에서 벤트 부재(15)가 삽입된 전지 케이스의 실링부(13b)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 용이하면서, 전지의 정상 작동 시에 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resin having a lower melting point than the sealant resin has an average sealing strength of less than 4.5 kgf/15 mm at 100° C. or higher, and the average sealing strength of the resin having a lower melting point than the sealant resin at room temperature to 60° C. The sealing strength may be at least 4.5 kgf/15 mm. When the resin having a lower melting point than the sealant resin has the above-described temperature range, the sealing strength of the sealing
온도에 따른 벤트 부재의 실링 강도는 실링 부위의 전지 케이스를 폭 15mm, 길이 5cm로 재단한 뒤, 양 끝을 180°로 벌려 UTM 지그에 물린 뒤, 5 mm/min의 속도로 인장 테스트를 실시하여 측정할 수 있다.The sealing strength of the vent member according to temperature is determined by cutting the battery case in the sealing area to a width of 15 mm and a length of 5 cm. can be measured
이 때, 최대 실링 강도는 전지 케이스가 파단될 때의 최대값을 의미하며, 평균 실링 강도는 최대 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상인 경우에는 4.5 kgf/15 mm 이상의 조건에서 전지 케이스가 8 mm 만큼 연신되었을 때의 평균값을 의미하고, 최대 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이하인 경우에는 최대 실링 강도에서 전지 케이스가 8 mm 만큼 연신되었을 때의 평균값을 의미한다.At this time, the maximum sealing strength means the maximum value when the battery case is broken, and the average sealing strength is the maximum sealing strength of 4.5 kgf/15 mm or more when the battery case is 8 mm or more under the condition of 4.5 kgf/15 mm or more. It means an average value when stretched, and when the maximum sealing strength is 4.5 kgf/15 mm or less, it means an average value when the battery case is stretched by 8 mm at the maximum sealing strength.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것인 경우, 지글러-나타 촉매의 존재 하에 중합된 경우보다 실링 강도 및 물성 측면에서 더욱 유리할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be polymerized in the presence of a metallocene catalyst. When the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is polymerized in the presence of a metallocene catalyst, it may be more advantageous in terms of sealing strength and physical properties than when polymerized in the presence of a Ziegler-Natta catalyst.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서의 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하, 또는 11.8 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 9 중량% 이하, 또는 8 중량% 이하, 또는 7.6 중량% 이하일 수 있다. 동시에, 5 중량% 이상, 또는 7.6 중량% 이상, 또는 8 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상, 또는 11.8 중량% 이상, 또는 12 중량% 이상일 수 있다. 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 분자 간 패킹 밀도가 감소하여 전지의 정상 작동 시에 실링 강도가 낮아지는 문제를 방지하기 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms in the linear low density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms is 15% by weight or less compared to 100% by weight of the linear low density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms, or 12 wt% or less, or 11.8 wt% or less, or 10 wt% or less, or 9 wt% or less, or 8 wt% or less, or 7.6 wt% or less. At the same time, it may be at least 5 wt%, or at least 7.6 wt%, or at least 8 wt%, or at least 9.0 wt%, or at least 10 wt%, or at least 11.8 wt%, or at least 12 wt%. When the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms satisfies the above-described range, it may be easy to prevent a problem in that the sealing strength is lowered during normal operation of the battery due to a decrease in intermolecular packing density.
상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량은 H-NMR로 측정할 수 있다. 예컨대, 시료 약 10 mg을 트리클로로에틸렌 용매 약 0.6 mL에 히터 건(heat gun)을 사용하여 완전히 녹인 후, NMR 튜브에 샘플링하고, 1H-NMR 또는 13C-NMR 분석법을 이용하여 측정할 수 있다.The content of the comonomer having 6 or more carbon atoms may be measured by H-NMR. For example, after completely dissolving about 10 mg of a sample in about 0.6 mL of a trichlorethylene solvent using a heater gun, the sample is sampled in an NMR tube, and may be measured using 1H-NMR or 13C-NMR analysis.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol, 또는 20만 g/mol 내지 35만 g/mol, 또는 23만 g/mol 내지 30만 g/mol일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지의 정상 작동 시에 실란트 수지와의 실링 강도가 더욱 우수할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resin having a lower melting point than the sealant resin has a weight average molecular weight of 100,000 g/mol to 400,000 g/mol, or 200,000 g/mol to 350,000 g/mol, or 230,000 g /mol to 300,000 g/mol. When the weight average molecular weight of the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the aforementioned range, sealing strength with the sealant resin may be more excellent during normal operation of the battery.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하, 또는 3.8 이하, 또는 3.796 이하, 또는 3.5 이하, 또는 3.023 이하, 또는 3 이하, 또는 2.7 이하, 또는 2.674 이하일 수 있다. 또한, 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 1.0 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 다분산성 지수가 전술한 범위를 만족하는 경우, 분자량 분포가 좁아 전지의 정상 작동 시에 실란트 수지와의 실링 강도 및 물성이 더욱 우수할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polydispersity index (PDI) of the resin having a lower melting point than the sealant resin is 4 or less, or 3.8 or less, or 3.796 or less, or 3.5 or less, or 3.023 or less, or 3 or less , or 2.7 or less, or 2.674 or less. In addition, the polydispersity index (PDI) may be 1.0 or more. When the polydispersity index of the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-described range, the molecular weight distribution is narrow, and sealing strength and physical properties with the sealant resin may be more excellent during normal operation of the battery.
실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 중량평균분자량 및 다분산성 지수는 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography)로 하기의 조건에서 측정한 것일 수 있다.The weight average molecular weight and polydispersity index of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
- 컬럼: Tosoh社 HLC-8321 GPC/HT- Column: Tosoh HLC-8321 GPC/HT
- 용매: TCB(Trichlorobenzene) + 0.04% BHT(after drying with 0.1% CaCl2)- Solvent: TCB (Trichlorobenzene) + 0.04% BHT (after drying with 0.1% CaCl 2 )
- 유속: 1.0 ml/min- Flow rate: 1.0 ml/min
- 시료농도: 1.5 mg/ml- Sample concentration: 1.5 mg/ml
- 주입량: 300 ㎕- Injection volume: 300 μl
- 컬럼온도: 160℃- Column temperature: 160℃
- Detector: RI detector- Detector: RI detector
- Standard: Polystyrene (3차 함수로 보정)- Standard: Polystyrene (corrected by cubic function)
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도가 비슷할 수 있다. 예컨대, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하, 또는 5℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도의 차이가 0.1℃ 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도의 차이가 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 실란트 수지와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 전지의 정상 작동 시의 융착 특성이 더욱 우수할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be similar. For example, the difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 10°C or less or 5°C or less. Also, a difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 0.1° C. or more. When the difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-mentioned range, fusion characteristics of the sealant resin and the resin having a lower melting point than the sealant resin during normal operation This could be even better.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도가 90℃ 내지 115℃, 또는 95℃ 내지 110℃, 또는 100℃ 내지 110℃, 또는 105℃ 내지 110℃일 수 있다. 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 실란트 수지와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 융착 특성이 더욱 우수할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin may be 90°C to 115°C, or 95°C to 110°C, or 100°C to 110°C, or 105°C to 110°C. When the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin satisfies the above-mentioned range, fusion properties between the sealant resin and the resin having a lower melting point than the sealant resin may be more excellent.
상기 결정화 온도는 시차 주사 열량계(Differential scanning calorimeter; DSC)를 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, 시료의 온도를 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후, 280℃에서 10분 간 유지하고, 10℃/min으로 30℃까지 냉각한 후, 30℃에서 10분간 유지한다. 이후, 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후 280℃에서 10분간 유지하여 결정화 온도를 측정할 수 있다.The crystallization temperature may be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). For example, the temperature of the sample is increased from 30°C to 280°C at 10°C/min, maintained at 280°C for 10 minutes, cooled to 30°C at 10°C/min, and then maintained at 30°C for 10 minutes. Thereafter, the crystallization temperature can be measured by increasing from 30° C. to 280° C. at 10° C./min and maintaining at 280° C. for 10 minutes.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 필름 형상을 가지는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
상기 벤트 부재(15)는 기 설정된 크기의 소정의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 아울러, 상기 벤트 부재(15)는 설계에 따라, 삽입 길이를 다르게 하거나 또는 벤팅 압력 및 위치 제어가 가능할 수 있게 상기 전지 케이스(13)에 삽입될 수 있다.The
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(15)는 보다 더 원활한 안착을 위해 상기 실란트 수지와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지는 전지 케이스의 실란트 수지보다 낮은 융점을 가지는 수지를 포함하는 벤트 부재를 구비하여, 열 폭주 현상 발생 시, 가스로 인한 전극 손상을 최소화하기 위해 전지 내부 온도가 상승될 때, 고온에서의 실링 강도 저하를 통해 한쪽 방향으로 가스를 배출하는 디렉셔널 벤팅(Directional Venting)을 보다 더 원활하고 신속히 구현할 수 있다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention is provided with a vent member including a resin having a lower melting point than the sealant resin of the battery case. When it rises, it is possible to more smoothly and quickly implement directional venting, which discharges gas in one direction through a decrease in sealing strength at high temperatures.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 이차전지는 원형, 각형, 또는 파우치형 이차전지일 수 있다. 그 중에서도, 상기 이차전지가 파우치형 이차전지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a circular, prismatic, or pouch-type secondary battery. Among them, the secondary battery may be a pouch-type secondary battery.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, to help the understanding of the present invention, examples will be described in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
10: 이차전지
11: 전극 리드
12: 전극 조립체
13: 전지 케이스
13a: 수납부
13b: 실링부
14: 리드 필름
15: 벤트 부재
15b: 브릿지부
15a: 몸체부10: secondary battery
11: electrode lead
12: electrode assembly
13: battery case
13a: storage unit
13b: sealing part
14: lead film
15: no vent
15b: bridge part
15a: body part
Claims (24)
상기 전극 리드의 일부가 외부로 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부, 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 전지 케이스;
상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸고, 상기 전극 리드와 상기 전지 케이스의 실링부 사이에 개재된 리드 필름; 및
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지를 포함하고, 상기 리드 필름과 적어도 일부가 중첩되는 영역을 가지는 벤트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.an electrode assembly to which an electrode lead is attached;
a battery case including a housing part accommodating the electrode assembly so that a portion of the electrode lead is exposed to the outside, and a sealing part including a sealant resin and formed to seal the electrode assembly;
a lead film surrounding a portion of an outer surface of the electrode lead and interposed between the electrode lead and a sealing portion of the battery case; and
and a vent member including a resin having a lower melting point than the sealant resin and having a region at least partially overlapping with the lead film.
상기 벤트 부재는 상기 실링부가 형성된 영역에서 상기 전극 리드와 소정 간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
and the vent member is spaced apart from the electrode lead by a predetermined distance in a region where the sealing part is formed.
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로 Y축을 설정하고, 상기 Y축에 직교하는 좌우 방향을 X축으로 설정하였을 때, 상기 벤트 부재가 X축 방향으로 연장되는 브릿지부를 가지고, Y축 방향으로 연장되는 몸체부를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
When the Y-axis is set based on the protrusion direction of the electrode lead and the left-right direction perpendicular to the Y-axis is set as the X-axis, the vent member has a bridge portion extending in the X-axis direction, and extends in the Y-axis direction A secondary battery, characterized in that it has a body portion.
상기 벤트 부재가 L자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.4. The method of claim 3,
The secondary battery, characterized in that the vent member has an L-shape.
상기 브릿지부의 상단의 일부와 상기 리드 필름의 하단의 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 이차전지.4. The method of claim 3,
A secondary battery, characterized in that a portion of the upper end of the bridge portion and a portion of the lower end of the lead film overlap.
상기 몸체부와 상기 리드 필름이 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 이차전지.6. The method of claim 5,
The secondary battery, characterized in that the body portion and the lead film do not overlap.
상기 브릿지부의 상단이 상기 전극 리드가 돌출된 부분의 실링부의 하단과 이격된 것을 특징으로 하는 이차전지.4. The method of claim 3,
The secondary battery, characterized in that the upper end of the bridge portion is spaced apart from the lower end of the sealing portion of the portion from which the electrode lead protrudes.
상기 몸체부의 형상이 상기 전극 리드의 돌출방향 방면으로 갈수록 좁아지는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.4. The method of claim 3,
The secondary battery, characterized in that it has a structure in which the shape of the body part becomes narrower toward the protruding direction of the electrode lead.
상기 몸체부의 형상이 원형, 타원형, 스텝형, 삼각형, 또는 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 이차전지9. The method of claim 8,
A secondary battery, characterized in that the shape of the body portion is circular, oval, step-shaped, triangular, or trapezoidal.
상기 몸체부의 두께가 상기 전극 리드가 돌출되는 방향을 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 감소하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.4. The method of claim 3,
A secondary battery, characterized in that it has a structure in which the thickness of the body portion continuously or discontinuously decreases along a direction in which the electrode lead protrudes.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
The secondary battery, characterized in that the resin having a lower melting point than the sealant resin includes a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms.
상기 벤트 부재가 100℃ 내지 120℃에서 벤팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
The secondary battery, characterized in that the vent member is vented at 100 °C to 120 °C.
상기 벤트 부재가 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지.13. The method of claim 12,
The secondary battery, characterized in that the vent member is vented at a pressure of 1.5 atm or more.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the maximum sealing strength at 100° C. or higher of the resin having a lower melting point than the sealant resin is less than 6 kgf/15 mm.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the average sealing strength of the resin having a lower melting point than the sealant resin at 100° C. or higher is less than 4.5 kgf/15 mm.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the maximum sealing strength of the resin having a lower melting point than the sealant resin at room temperature to 60°C is 6 kgf/15 mm or more.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
The secondary battery, characterized in that the average sealing strength of the resin having a lower melting point than the sealant resin at room temperature to 60°C is 4.5 kgf/15 mm or more.
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것을 특징으로 하는 이차전지.12. The method of claim 11,
A secondary battery, characterized in that the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is polymerized in the presence of a metallocene catalyst.
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.12. The method of claim 11,
A secondary battery, characterized in that in the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms, the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms is 15% by weight or less compared to 100% by weight of the linear low-density polyethylene having 6 or more comonomers.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the polydispersity index (PDI) of the resin having a lower melting point than the sealant resin is 4 or less.
상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the resin having a lower melting point than the sealant resin is 10° C. or less.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지가 100℃ 내지 130℃의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the resin having a lower melting point than the sealant resin has a melting point of 100°C to 130°C.
상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 수지의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the resin having a lower melting point than the sealant resin has a weight average molecular weight of 100,000 g/mol to 400,000 g/mol.
상기 이차전지는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.According to claim 1,
The secondary battery is a secondary battery, characterized in that the pouch-type secondary battery.
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