KR20220145501A - Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the Secondary battery - Google Patents

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Abstract

A purpose of the present invention is to provide a secondary battery for causing a defect and a method for evaluating characteristics of the secondary battery, wherein aspects of the battery due to deterioration and ignition of the battery can be observed in detail according to a defect factor without deformation of the battery. To this end, the secondary battery for causing a defect according to the present invention comprises: an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode; an external material surrounding the electrode assembly; and a capsule accommodating a defect factor therein and disposed inside the electrode assembly or inside the external material, wherein the capsule is opened by a physical stimulus.

Description

결함 유발을 위한 이차전지 및 이차전지의 특성 평가 방법{Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the Secondary battery}Secondary battery to cause defects and Method for evaluating the characteristics of the Secondary battery

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리적으로 개방되어 결함을 일으키는 인자를 포함하여 전지의 결함을 모사할 수 있는 결함 유발을 위한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery for inducing a defect capable of simulating a defect of the battery including a factor causing the defect by being physically opened.

이차전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지로서, 일반적으로 축전지라고도 불린다.A secondary battery is a battery that converts chemical energy into electrical energy to supply power to an external circuit, and when discharged, receives external power to convert electrical energy into chemical energy to store electricity. .

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 증가했고, 재충전이 가능한 이차전지 중 차세대 동력원으로 주목받는리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등과 같은 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공 산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이며, 특히 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 모터 구동원으로 널리 상용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source has increased, and lithium secondary batteries, which are attracting attention as a next-generation power source among rechargeable secondary batteries, have high energy density, have no memory effect, and even when not in use. The degree of natural discharge is small and very light, so it is widely used in portable electronic devices such as laptops, cameras, and cell phones. In addition, by using the characteristic of high energy density, the frequency of its use is gradually increasing in the defense industry, automation system, and automobile and aviation industries, and in particular, it is widely used as a motor driving source for electric and hybrid vehicles.

최근 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 시장의 성장에 따라 이차전지의 신뢰성 및 안전성 이슈가 중요해지고 있다. 따라서, 배터리의 발화, 에너지저장장치의 화재와 같은 안전 사고의 원인 규명이 요구되고 있다. 각종 발화 원인을 규명하기 위해서는 열화 및 발화된 전지의 분석 및 유사 배터리의 전기화학적 평가 등이 이루어지지만, 많은 시간 및 인력이 소요될 뿐만 아니라 다양한 결함요인이 복합적으로 얽혀있으므로 정확한 발화 원인 규명이 쉽지 않았다.With the recent growth of the electric vehicle and energy storage system (ESS) market, reliability and safety issues of secondary batteries are becoming more important. Therefore, it is required to identify the cause of safety accidents such as ignition of a battery and fire of an energy storage device. In order to identify various causes of ignition, analysis of deteriorated and ignited batteries and electrochemical evaluation of similar batteries are performed.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0088763호를 참조하면 도 1에 도시된 것과 같이 종래의 쇼트 유발 장치를 포함한 리튬 이차전지는 내부 쇼트를 발생시키는 쇼트 유발 장치를 포함하고, 쇼트 유발 장치는 양극 활물질층(10), 도전성 페이스트층(20) 및 양극 활물질층(10)과 도전성 페이스트층(20) 사이에 위치하는 분리막(50), 양극 활물질층(10)과 분리막 (50)사이에 위치하는 제1 왁스층(40) 및 도전성 페이스트층(20)과 분리막(50) 사이에 위치하는 제2 왁스층(40)을 포함하고, 분리막(50) 내에 금속 포일부(60)가 삽입되어 전지 구동 중 전지 내부의 온도가 섭씨 60도씨를 넘어가게 되는 경우, 제1, 2 왁스층(30, 40)이 액상화되어 흘러내리게 되며, 이에 따라 양극 활물질층(10)과 도전성 페이스트층(20) 사이의 금속 포일부(60)가 양극 활물질층(10) 및 도전성 페이스트층(20)과 직접 접하게 됨으로써 금속 포일부(60)를 통해 전류가 흘러 내부 쇼트를 유발할 수 있다.In order to solve the above problems, referring to Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0088763, a lithium secondary battery including a conventional short-circuit inducing device as shown in FIG. The short-circuit inducing device includes a positive electrode active material layer 10 , a conductive paste layer 20 , and a separator 50 positioned between the positive electrode active material layer 10 and the conductive paste layer 20 , the positive electrode active material layer 10 and It includes a first wax layer 40 positioned between the separator 50 and a second wax layer 40 positioned between the conductive paste layer 20 and the separator 50 , and a metal foil part 60 in the separator 50 . ) is inserted and the temperature inside the battery exceeds 60 degrees Celsius while driving the battery, the first and second wax layers 30 and 40 are liquefied and flowed down. Accordingly, the positive electrode active material layer 10 and the conductive paste layer Since the metal foil portion 60 between the 20 is in direct contact with the positive electrode active material layer 10 and the conductive paste layer 20 , a current may flow through the metal foil portion 60 to cause an internal short.

그러나, 종래 기술은 전지의 열폭주 양상만을 관찰할 수 있으며, 열폭주 이후의 전지가 물리적으로 손상을 입어 결함으로 인한 전지 내측의 현상을 직접적으로 분석하기는 어려웠다. However, in the prior art, only the thermal runaway pattern of the battery can be observed, and since the battery is physically damaged after thermal runaway, it is difficult to directly analyze the phenomenon inside the battery due to the defect.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0088763호 (공개일자 2019.07.29.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0088763 (published on July 29, 2019)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전지의 변형 없이 결함 인자에 따른 전지의 열화 및 발화에 의한 전지의 양상을 구체적으로 관찰할 수 있는 결함 유발을 위한 이차전지 및 이차전지의 특성 평가 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it is possible to observe in detail the aspect of the battery due to the deterioration and ignition of the battery according to the defect factor without deformation of the battery and the characteristics of the secondary battery and the secondary battery for inducing a defect The purpose is to provide an evaluation method.

본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지는 음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하고, 상기 캡슐은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.The secondary battery for inducing a defect according to the present invention includes an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode, a packaging material surrounding the electrode assembly, and a defect factor accommodated therein, and the electrode assembly is inside the electrode assembly Alternatively, including a capsule disposed inside the exterior material, the capsule may be characterized in that it is opened by a physical stimulus.

더 나아가, 상기 전극 조립체는 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공을 더 포함하고, 상기 캡슐이 상기 타공에 삽입될 수 있다.Furthermore, the electrode assembly may further include a perforation formed in at least one of the negative electrode, the separator, and the positive electrode, and the capsule may be inserted into the perforation.

이때, 상기 타공은 상기 음극과 상기 분리막에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막과 상기 양극에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 모두에 걸쳐 형성될 수 있다.In this case, the perforation may be formed over the negative electrode and the separator, the separator and the positive electrode, or the negative electrode, the separator, and all of the positive electrode.

더 나아가, 상기 전극 조립체는 상기 음극에 연결되는 음극탭 및 상기 양극에 연결되는 양극탭을 더 포함하고, 상기 캡슐은 상기 음극 및 상기 음극탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이, 상기 양극과 상기 양극탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이 중 적어도 하나 이상에 배치될 수 있다.Furthermore, the electrode assembly further includes a negative electrode tab connected to the negative electrode and a positive electrode tab connected to the positive electrode, and the capsule is located between a region where the negative electrode and the negative electrode tab overlap each other and the exterior material, the positive electrode and the The positive electrode tab may be disposed on at least one of an overlapping region and the exterior material.

또한, 상기 캡슐은 상기 전극 조립체의 외측과 상기 외장재 사이의 잉여 공간에 배치될 수 있다.In addition, the capsule may be disposed in an excess space between the outer side of the electrode assembly and the exterior material.

또한, 상기 결함 인자는 열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체, 물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및 수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어질수 있다.In addition, the defect factor is a solid, water, hydrogen fluoride (HF), metal ion, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate made of any one of deteriorated electrode particles, metal particles, lithium dendrite, and lithium powder. Any one or more selected from the group consisting of an electrolyte containing high concentration of electrolyte additives such as sodium bicarbonate, potassium hydrogen carbonate, and ammonium phosphate, fire retardants, gas generators, and interfacial stabilizers. It may consist of at least one of an electrolyte, an electrolyte having a lower concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly, a liquid consisting of any one of an electrolyte having a higher concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly, and a gas consisting of any one of hydrogen, methane, ethane, and carbon dioxide.

더 나아가, 상기 캡슐은 PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐 외장재를 포함할 수 있다.Further, the capsule is PVdF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene-butadiene), polyimide (Polyimide), polyisobutylene (Polyisobutylene), carboxymethyl cellulose sodium (Sodium Carboxymethyl Cellulose), polyacrylic acid (Polyacrylic Acid), It may include a capsule exterior material of any one of polyvinyl alcohol and wax.

더 나아가, 상기 캡슐을 개방하는 물리적 자극은 일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있다.Furthermore, the physical stimulus for opening the capsule may be applied to at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, an electromagnetic wave of a certain intensity, and X-rays of a certain intensity.

본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법은, (1) 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하는 이차전지를 제공하는 단계, (2) 상기 이차전지에 상기 캡슐을 개방하여 결함 인자를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계 및 (3) 결함이 발생된 이차전지의 거동을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the method for evaluating characteristics of a secondary battery according to the present invention, (1) an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode, a packaging material surrounding the electrode assembly, and a defect factor are accommodated therein; , providing a secondary battery including a capsule disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material, (2) applying a physical stimulus capable of releasing a defect factor by opening the capsule to the secondary battery; 3) It may be characterized in that it comprises the step of analyzing the behavior of the secondary battery in which the defect has occurred.

이때, 상기 단계 (2)는 상기 캡슐에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가할 수 있다.In this case, in the step (2), at least one of a pressure, a temperature, a magnetic field, an electromagnetic wave, and an X-ray may be applied to the capsule.

또한, 상기 단계 (3)은 상기 결함 인자 방출로 인한 상기 이차전지의 충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자 방출 전 대비 이차전지 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및 양극 및 음극 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석 중 적어도 하나 이상의 거동을 분석할 수 있다.In addition, the step (3) may include at least one of a voltage profile change during charging and discharging of the secondary battery due to the release of the defect factor, a change in temperature at the part where the defect factor is emitted, deterioration, ignition, and expansion of the thickness of the secondary battery compared to before the release of the defect factor. At least one behavior may be analyzed during analysis before battery disassembly, including one, and analysis after battery disassembly, including at least one of positive and negative surface change observation, surface composition change observation, crystal structure change, and electrode binding force change.

상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지는, 전극 조립체 또는 전극 조립체를 감싸는 외장재의 내측에 배치된 캡슐이 개방되며 결함 인자가 유출됨에 따라 전지의 열화 및 발화 연상을 캡슐이 배치되었던 원 위치(in-situ)에서 관찰할 수 있다.In the secondary battery for inducing a defect according to the present invention through the configuration as described above, the capsule disposed inside the electrode assembly or the casing surrounding the electrode assembly is opened and the defect factor is leaked, so that the deterioration of the battery and the ignition association are reduced. It can be observed in situ where it was placed.

또한, 전지 내에 캡슐을 설치하는 것이기 때문에 외부로부터 물리적 손상 및 전지의 변형 없이 결함 요인에 의한 전지의 열화 및 발화 현상을 확인할 수 있고, 캡슐의 사이즈를 조절함으로써 설치 위치를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이에 따라 다양한 위치에서의 열화 및 발화 현상을 확인할 수 있다.In addition, since the capsule is installed in the battery, deterioration and ignition of the battery due to defect factors can be checked without physical damage or deformation of the battery from the outside, and the installation position can be freely adjusted by adjusting the size of the capsule. Deterioration and ignition phenomena can be confirmed at various locations.

또한, 캡슐 내에 결함 요인의 종류 함량 등을 자유롭게 조절할 수 있어, 결함 요인에 대한 다양한 환경에서 전지의 거동을 분석할 수 있으며, 열화 및 발화 양상에 대한 데이터베이스 구축이 가능한 효과가 있다.In addition, since the type and content of the defect factor in the capsule can be freely adjusted, the behavior of the battery can be analyzed in various environments for the defect factor, and a database can be constructed for deterioration and ignition patterns.

또한, 캡슐 개방 시기를 조절할 수 있으므로, 전지 구동 조건에 따른 결함 인자의 전기화학적 신호 등을 직접적으로 관찰할 수 있고, 전지의 변형 없이 결함 인자가 발현되기 때문에 전지 열화 이후의 분석이 가능한 효과가 있다.In addition, since the opening time of the capsule can be adjusted, the electrochemical signal of the defect factor according to the battery driving conditions can be directly observed, and the defect factor is expressed without deformation of the battery, so there is an effect that analysis after battery deterioration is possible. .

도 1은 종래의 쇼트 유발 장치를 포함한 리츔 이차전지 단면도
도 2는 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 정면도
도 3은 본 발명에 따른 전극 조립체 분해도
도 4는 본 발명에 따른 캡슐 개방 실시도
도 5는 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 1 내지 3 실시예 단면도
도 6은 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 4 실시예 사시도
도 7은 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지 제 5 실시예 사시도
도 8은 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법 순서도
도 9는 실시예 1에 따른 결함 인자를 발현하기 전과 후의 voltage profile
도 10은 비교예1 및 실시예 2의 결함 인자가 발현된 이후, 전해질 부반응물질인 가스 발생으로 인해 전지가 부풀어 오른 것을 확인한 사진
1 is a cross-sectional view of a lithium secondary battery including a conventional short-circuit inducing device;
2 is a front view of a secondary battery for inducing a defect according to the present invention;
3 is an exploded view of an electrode assembly according to the present invention;
Figure 4 is an embodiment of the capsule opening according to the present invention
5 is a cross-sectional view of first to third embodiments of a secondary battery for inducing a defect according to the present invention;
6 is a perspective view of a fourth embodiment of a secondary battery for inducing a defect according to the present invention;
7 is a perspective view of a fifth embodiment of a secondary battery for inducing defects according to the present invention;
8 is a flowchart of a method for evaluating characteristics of a secondary battery according to the present invention;
9 is a voltage profile before and after expressing the defect factor according to Example 1
10 is a photograph confirming that the battery swells due to the generation of gas, which is an electrolyte side reactant, after the defect factors of Comparative Examples 1 and 2 are expressed;

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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, the technical idea of the present invention will be described in more 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 변형 예들이 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 variations.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are merely examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000)는, 음극(110), 양극(120) 및 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 적층되는 분리막(130)을 포함하는 전극 조립체(100), 상기 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200) 및 내부에 결함 인자(310)가 수용되고, 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되는 캡슐(300)을 포함하고, 상기 캡슐(300)은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.2 to 4 , the secondary battery 1000 for inducing defects according to the present invention includes a negative electrode 110 , a positive electrode 120 , and a separator stacked between the negative electrode 110 and the positive electrode 120 ( 130) including an electrode assembly 100, a casing 200 surrounding the electrode assembly 100, and a defect factor 310 accommodated therein, inside the electrode assembly 100 or inside the casing 200 It may include a capsule 300 to be disposed, and the capsule 300 may be characterized in that it is opened by a physical stimulus.

도 3과 같이, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 분리막(130)이 적층되어 형성된다.3 , the electrode assembly 100 is formed by stacking a separator 130 between the negative electrode 110 and the positive electrode 120 .

상기 외장재(200)는 상기 전극 조립체(100)의 외면 전체를 감싸며 상기 전극 조립체(100)는 상기 외장재(200)에 포장되어 적층 상태가 유지된다.The casing 200 surrounds the entire outer surface of the electrode assembly 100 , and the electrode assembly 100 is packaged in the casing 200 to maintain a stacked state.

도 4와 같이, 상기 캡슐(300) 내부에는 상기 결함 인자(310)가 수용된다. 상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되고, 상기 캡슐(300)은 물리적 자극에 의해 개방되어 상기 캡슐(300) 내부에 있는 상기 결함 인자(310)가 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측으로 유출된다.As shown in FIG. 4 , the defect factor 310 is accommodated in the capsule 300 . The capsule 300 is disposed inside the electrode assembly 100 or inside the casing 200 , and the capsule 300 is opened by a physical stimulus and the defect factor 310 inside the capsule 300 . flows into the electrode assembly 100 or the exterior material 200 .

상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100) 내측에 배치될 수 있고, 상기 전극 조립체(100)와 상기 외장재(200) 사이에 배치될 수 도 있으며, 상기 외장재(200)의 상면과 하면 사이에 배치될 수도 있다.The capsule 300 may be disposed inside the electrode assembly 100 , may be disposed between the electrode assembly 100 and the casing 200 , and between the upper and lower surfaces of the casing 200 . may be placed.

상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000)는 전극 조립체(100) 또는 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200)의 내측에 배치된 캡슐(300)이 개방되며 결함 인자(310)가 유출됨에 따라 전지(1000)의 열화 및 발화 연상을 캡슐(300)이 배치되었던 원 위치(in-situ)에서 관찰할 수 있다.In the secondary battery 1000 for inducing defects according to the present invention through the configuration as described above, the electrode assembly 100 or the capsule 300 disposed on the inside of the casing 200 surrounding the electrode assembly 100 is opened and there is a defect. As the factor 310 flows out, deterioration and ignition association of the battery 1000 can be observed in-situ where the capsule 300 is disposed.

또한, 상기 결함 인자(310)는 열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체, 물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체(100)에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체(100)에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및 수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. In addition, the defect factor 310 is a solid, water, hydrogen fluoride (HF), metal ion, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate made of any one of deteriorated electrode particles, metal particles, lithium dendrite, and lithium powder. Any one or more selected from the group consisting of an electrolyte containing a high concentration of electrolyte additives such as , lithium difluorophosphate, a fire extinguishing material containing any one or more of sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and ammonium phosphate, a flame retardant, a gas generator, and an interfacial stabilizer This contained electrolyte, an electrolyte having a lower concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly 100, a liquid consisting of any one of an electrolyte having a higher concentration than the electrolyte contained in the electrode assembly 100, and hydrogen, methane, ethane, and carbon dioxide It may consist of at least one of the gases consisting of one.

즉, 상기 결함 인자(310)는 고체, 액체, 기체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 서로 다른 물질 형태를 갖는 결함 인자(310)들의 복합적으로 상기 캡슐(300)에 수용될 수도 있다.That is, the defect factor 310 may be made of at least one of solid, liquid, and gas, and may be accommodated in the capsule 300 in combination of the defect factors 310 having different material types.

또한, 상기 캡슐(300)은 PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐(300) 외장재(200)를 포함할 수 있다.In addition, the capsule 300 is PVdF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene-butadiene), polyimide (Polyimide), polyisobutylene (Polyisobutylene), carboxymethyl cellulose sodium (Sodium Carboxymethyl Cellulose), polyacrylic acid (Polyacrylic Acid) ), polyvinyl alcohol (Polyvinyl Alcohol), and any one of a wax capsule 300 may include the exterior material (200).

상기 캡슐(300) 외장재(200)는 캡슐(300)을 이루는 재질로서 상기의 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The capsule 300 exterior material 200 is a material constituting the capsule 300 may be formed of any one of the above materials.

또한, 상기 캡슐(300)을 개방하는 물리적 자극은 일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있다.In addition, the physical stimulus for opening the capsule 300 may be applied to at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, an electromagnetic wave of a certain intensity, and X-rays of a certain intensity.

즉, 상기 캡슐(300)은 일정 압력이나 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파 도는 일정 강도의 X선 중 어느 하나의 자극에 의해서 개방되어 상기 결함 인자(310)가 상기 캡슐(300) 밖으로 유출될 수 있다.That is, the capsule 300 is opened by stimulation of any one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, an electromagnetic wave of a certain intensity, or an X-ray of a certain intensity, and the defect factor 310 is the capsule 300 . can leak out.

또한, 캡슐(300)의 형태는 원통형, 캡슐(300)형, 직사각형, 구형, 직육면체, 마이셀 형태 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않고 일정 물리적 자극에 의해 개발될 수 있는 형태면 어떠한 형태도 적용이 가능하다.In addition, the shape of the capsule 300 may be a cylindrical shape, a capsule 300 type, a rectangle, a sphere, a cuboid, or a micellar shape, but is not limited thereto, and any shape can be applied as long as it can be developed by a certain physical stimulus. It is possible.

도 5(a)를 참조하면, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공(140)을 더 포함하고, 상기 캡슐(300)이 상기 타공(140)에 삽입될 수 있다. 상기 캡슐(300)은 내부에 상기 결함 인자(310)를 보관해야 하므로 내부 수용공간을 갖고 일정 부피를 형성하게 된다. 따라서, 상기 캡슐(300)이 전극 조립체(100) 내측이나 상기 외장재(200) 내측에 배치되면 이차전지의 전체 크기 또는 두께가 증가하게 된다. 따라서, 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상에 상기 타공(140)이 형성되고, 상기 타공(140)에 상기 캡슐(300)이 삽입되어 이차전지의 전체 크기 또는 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 5A , the electrode assembly 100 further includes a perforation 140 formed in at least one of the negative electrode 110 , the separator 130 , and the positive electrode 120 , The capsule 300 may be inserted into the perforation 140 . Since the capsule 300 has to store the defect factor 310 therein, it has an internal accommodating space and forms a certain volume. Accordingly, when the capsule 300 is disposed inside the electrode assembly 100 or inside the casing 200 , the overall size or thickness of the secondary battery increases. Accordingly, the perforation 140 is formed in at least one of the negative electrode 110 , the separator 130 , and the positive electrode 120 , and the capsule 300 is inserted into the perforation 140 . An increase in overall size or thickness can be prevented.

상기 타공(140)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120) 중 어느 하나에만 형성될 수 있다.The perforation 140 may be formed in only one of the negative electrode 110 , the separator 130 , and the positive electrode 120 .

또한, 상기 타공(140)은 상기 음극(110)과 상기 분리막(130)에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막(130)과 상기 양극(120)에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극(110), 상기 분리막(130), 상기 양극(120) 모두에 걸쳐 형성될 수 있다. In addition, the perforation 140 is formed over the cathode 110 and the separator 130 , the separator 130 and the anode 120 , or the cathode 110 , the separator 130 . ), may be formed over all of the anode 120 .

상기 타공(140)은 복수개가 서로 다른 위치에 형성될 수 도 있으며, 상기 타공(140)이 상기 분리막(130) 또는 상기 분리막(130)과 상기 음극(110) 또는 상기 양극(120) 중 어느 하나에 걸쳐 형성되면, 상기 양극(120)과 상기 음극(110)이 접촉되지 않도록 상기 타공(140)에 상기 캡슐(300)이 맞춤 삽입되는 것이 바람직하다.A plurality of the perforations 140 may be formed at different positions, and the perforations 140 may be any one of the separator 130 or the separator 130 and the cathode 110 or the anode 120 . When formed over, it is preferable that the capsule 300 is custom-inserted into the perforation 140 so that the anode 120 and the cathode 110 do not come into contact with each other.

도 5(b)를 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120)이 적층된 상기 전극 조립체(100)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 캡슐(300)의 외주면은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120) 중 적어도 하나 이상과 접촉되어 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5B , the capsule 300 may be disposed on a side surface of the electrode assembly 100 in which the negative electrode 110 , the separator 130 , and the positive electrode 120 are stacked. The outer peripheral surface of the capsule 300 is preferably formed in contact with at least one of the negative electrode 110 , the separator 130 , and the positive electrode 120 .

도 5(c)를 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110), 상기 분리막(130) 및 상기 양극(120)이 적층된 상태에서, 상기 음극(110)과 상기 분리막(130) 사이 상기 분리막(130)과 상기 양극(120) 사이에 적층 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5C , the capsule 300 is disposed between the negative electrode 110 and the separator 130 in a state in which the negative electrode 110 , the separator 130 and the positive electrode 120 are stacked. It may be stacked between the separator 130 and the anode 120 .

도 6을 참조하면, 상기 전극 조립체(100)는 상기 음극(110)에 연결되는 음극(110)탭 및 상기 양극(120)에 연결되는 양극(120)탭을 더 포함하고, 상기 캡슐(300)은 상기 음극(110) 및 상기 음극(110)탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재(200) 사이, 상기 양극(120)과 상기 양극(120)탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재(200) 사이 중 적어도 하나 이상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the electrode assembly 100 further includes a negative electrode 110 tab connected to the negative electrode 110 and a positive electrode 120 tab connected to the positive electrode 120 , and the capsule 300 . is between the area where the negative electrode 110 and the negative electrode 110 tab overlap each other and the exterior material 200 , and between the area where the positive electrode 120 and the positive electrode 120 tab overlap and the exterior material 200 . It may be disposed on at least one or more.

즉, 상기 캡슐(300)이 상기 음극(110)탭과 상기 음극(110)이 연결되는 지점 또는 상기 양극(120)탭과 상기 양극(120)이 연결되는 지점에 배치된 상태에서 상기 외장재(200)가 상기 전극 조립체(100) 및 상기 캡슐(300)을 감쌀 수 있다.That is, in a state in which the capsule 300 is disposed at a point where the negative electrode 110 tab and the negative electrode 110 are connected or the positive electrode 120 tab and the positive electrode 120 are connected, the exterior material 200 ) may surround the electrode assembly 100 and the capsule 300 .

도 7을 참조하면, 상기 캡슐(300)은 상기 전극 조립체(100)의 외측과 상기 외장재(200) 사이의 잉여 공간에 배치될 수도 있다. 상기 잉여 공간은 상기 외장재(200)가 상기 전극 조립체(100)를 감쌀 때, 상기 전극 조립체(100)가 형성되지 않는 영역을 지칭하며, 상기 잉여 공간에 배치되는 상기 캡슐(300)은 적어도 일부가 상기 전극 조립체(100)와 접촉되거나, 아예 상기 전극 조립체(100)와 접촉되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 7 , the capsule 300 may be disposed in an excess space between the outside of the electrode assembly 100 and the exterior material 200 . The redundant space refers to a region where the electrode assembly 100 is not formed when the exterior material 200 surrounds the electrode assembly 100, and the capsule 300 disposed in the redundant space has at least a part of it. It may be in contact with the electrode assembly 100 or may not be in contact with the electrode assembly 100 at all.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법은 (1) 음극(110), 양극(120), 및 상기 음극(110)과 상기 양극(120) 사이에 적층되는 분리막(130)을 포함하는 전극 조립체(100), 상기 전극 조립체(100)를 감싸는 외장재(200) 및 내부에 결함 인자(310)가 수용되고, 상기 전극 조립체(100) 내측 또는 상기 외장재(200) 내측에 배치되는 캡슐(300)을 포함하는 이차전지(1000)를 제공하는 단계, (2) 상기 이차전지(1000)에 상기 캡슐(300)을 개방하여 결함 인자(310)를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계 및 (3) 결함이 발생된 이차전지(1000)의 거동을 분석하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 8 , the method for evaluating characteristics of a secondary battery according to the present invention includes (1) a negative electrode 110 , a positive electrode 120 , and a separator 130 stacked between the negative electrode 110 and the positive electrode 120 . An electrode assembly including a 100, the casing 200 surrounding the electrode assembly 100, and the defect factor 310 is accommodated therein, the electrode assembly 100 is disposed inside or inside the casing 200 providing a secondary battery 1000 including a capsule 300; (2) applying a physical stimulus capable of releasing the defect factor 310 by opening the capsule 300 to the secondary battery 1000 and (3) analyzing the behavior of the secondary battery 1000 in which the defect has occurred.

이때, 상기 단계 (2)는 상기 캡슐(300)에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가하는 것을 특징으로 한다.At this time, the step (2) is characterized in that at least one or more physical stimulation of pressure, temperature, magnetic field, electromagnetic waves and X-rays is applied to the capsule 300 .

또한, 상기 단계 (3)은 상기 결함 인자(310) 방출로 인한 상기 이차전지(1000)의 충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자(310) 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자(310) 방출 전 대비 이차전지(1000) 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및 양극(120) 및 음극(110) 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석 중 적어도 하나 이상의 거동을 분석할 수 있다.In addition, in step (3), a voltage profile change during charging and discharging of the secondary battery 1000 due to the release of the defect factor 310 , a temperature change at a portion where the defect factor 310 is emitted, deterioration, ignition, and a defect factor (310) Analysis before battery dismantling, including at least one of the thickness expansion of the secondary battery 1000 compared to before release, and observation of changes in the surface of the positive electrode 120 and the negative electrode 110, observation of changes in surface composition, changes in crystal structure, and changes in electrode binding force At least one behavior may be analyzed during analysis after disassembling the battery including at least one.

즉, 본 발명에 따른 이차전지의 특성 평가 방법에서는 상기 캡슐(300)에 물리적 자극을 인가한 후 캡슐을 포함하는 이차전지(1000)를 해체하기 전이나 해체하고 난 후의 거동을 분석할 수 있다.That is, in the method for evaluating the characteristics of a secondary battery according to the present invention, after applying a physical stimulus to the capsule 300 , the behavior before or after disassembling the secondary battery 1000 including the capsule can be analyzed.

도 9 내지 10을 참조하면, 상기한 본 발명에 따른 결함 유발을 위한 이차전지(1000) 및 이차전지의 특성 평가 방법의 특징을 포함하여 실시한 실험 과정 및 실험 결과는 하기와 같다.Referring to FIGS. 9 to 10 , the experimental process and experimental results, including the characteristics of the secondary battery 1000 for inducing defects and the characteristic evaluation method of the secondary battery according to the present invention, are as follows.

실시예 1 및 2의 전극 조립체(100)는 양극(120)은 전이금속산화물인 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 (L&F, Korea) 93 중량%, 도전재(Super P Li, Imerys) 4 중량%, 폴리비닐리덴 플로오르(PVdF, KF-1300, Kureha) 3 중량%로 제작하였으며, 음극(110)은 Graphite 92 중량%, 도전재(Super P Li, Imerys) 4 중량%, CMC/SBR 4 중량%로 설계되었다. 전해질은 리튬염인 LiPF6가 1.15 M 포함된 에틸렌 카보네이트 (Ethylene carbonate)/에틸메틸 카보네이트(Ethylmethyl carbonate) (부피비 3/7) (ENCHEM, Korea) 유기용매 혼합액을 분리막(130)으로는 PE를 사용하였다.In the electrode assembly 100 of Examples 1 and 2, the positive electrode 120 is a transition metal oxide Li (Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 (L&F, Korea) 93 wt%, a conductive material (Super P Li , Imerys) ) 4% by weight, polyvinylidene fluoride (PVdF, KF-1300, Kureha) 3% by weight, the anode 110 is graphite 92% by weight, conductive material (Super P Li , Imerys) 4% by weight, It was designed with 4 wt% CMC/SBR. Ethylene carbonate/Ethylmethyl carbonate (volume ratio 3/7) (ENCHEM, Korea) containing 1.15 M of LiPF 6 , a lithium salt, is used as the electrolyte, and PE is used as the separator 130. did.

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1에서는 HF의 농도가 높은 전해액이 함유된 결함 인자(310) 캡슐(300)을 양극(120)과 분리막(130) 사이에 위치한 후, 일정 압력을 가했을 때, 이차전지의 전압 프로파일이 A에서 B로 변화하였다. 결함 인자(310) HF가 발현됨에 따라 리튬염/용매의 분해 및 부반응 산물 형성에 의한 방전 구간에서의 이상 신호가 관찰되었으며, 양극(120)/음극(110)에 두꺼운 피막이 형성되어 전지 내의 저항 증가로 인한 CV 구간이 길어지는 것을 확인하였다.In Example 1, after the capsule 300 of the defect factor 310 containing an electrolyte having a high concentration of HF is positioned between the positive electrode 120 and the separator 130, and a predetermined pressure is applied, the voltage profile of the secondary battery is A changed to B. As the defect factor 310 HF was expressed, an abnormal signal was observed in the discharge section due to decomposition of lithium salt / solvent and formation of side reaction products, and a thick film was formed on the positive electrode 120 / negative electrode 110 to increase the resistance in the battery It was confirmed that the CV section was lengthened due to

또한, 결함 인자(310) 발현을 기점으로 20 cycle 이후, 전지가 기존대비 약 2배 두께 증가가 일어난 것을 관찰하였고, 특히, 결함 인자(310)가 발현된 셀을 고온 구동 하였을 시, 도 9와 같이 용량유지율이 크게 저하되는 것을 확인 할 수 있었다.In addition, after 20 cycles from the expression of the defect factor 310, it was observed that the thickness of the battery increased by about 2 times compared to the conventional one. In particular, when the cell expressing the defect factor 310 was driven at a high temperature, Also, it was confirmed that the capacity retention rate was significantly reduced.

구동 이후 전지를 해체하여 전해액의 리튬 함량을 정량 분석 시, 기존 대비 약 25%의 리튬이 소모된 것을 확인할 수 있었으며 이는 결함 인자(310) 발현에 의한 리튬염 분해 및 부반응에 의한 것이라고 판단할 수 있었다.When the lithium content of the electrolyte was quantitatively analyzed by disassembling the battery after operation, it was confirmed that about 25% of lithium was consumed compared to the existing one, and it could be determined that this was due to lithium salt decomposition and side reactions caused by the expression of the defect factor 310 . .

(실시예 2)(Example 2)

도 10을 참조하면, 비교예 1은 이차전지 내에 결함인자가 포함된 캡슐 없이 실시예 2와 동일한 전지 정보를 기준으로 제조된 이차전지이며, 실시예 2에서는 전이금속 이온 (M4+, M= Mn, Ni)이 함유된 전해액이 함유된 결함 인자(310) 캡슐(300)을 전극이 포함된 젤리롤 외부에 위치한 후, 일정 압력을 가했다.Referring to FIG. 10 , Comparative Example 1 is a secondary battery manufactured based on the same battery information as in Example 2 without a capsule containing a defect factor in the secondary battery, and in Example 2, transition metal ions (M 4+ , M= After the defect factor 310 capsule 300 containing the electrolyte containing Mn, Ni) was positioned outside the jelly roll including the electrode, a certain pressure was applied.

전이 금속 이온이 함유된 전해액 결함 인자(310)가 발현됨에 따라 양극(120)에서는 MF2 성분의 저항 층을 만들고, 음극(110)에서는 금속으로 용출 및 전착될 것으로 예상하며 이로 인한 전지 저항 증가 및 용량감소가 전압 프로파일에서 관찰되었다. 또한, 결함 인자(310) 발현을 기점으로 20 cycle 이후, 도 10과 같이 전지가 기존대비 약 3.5배 두께 증가가 일어난 것을 관찰하였다.As the electrolyte defect factor 310 containing transition metal ions is expressed, it is expected that a resistance layer of MF 2 is made in the positive electrode 120, and eluted and electrodeposited as a metal in the negative electrode 110, resulting in an increase in battery resistance and A decrease in capacity was observed in the voltage profile. In addition, after 20 cycles from the expression of the defect factor 310 as a starting point, it was observed that the thickness of the battery increased by about 3.5 times compared to the conventional one as shown in FIG. 10 .

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

1000 : 결함 유발을 위한 이차전지
100 : 전극 조립체 110 :음극
111 : 음극탭 120 : 양극
121 : 양극탭 130 : 분리막
140 : 타공
200 : 외장재
300 : 캡슐 310 : 결함 인자
1000: secondary battery for inducing defects
100: electrode assembly 110: cathode
111: negative electrode tab 120: positive electrode
121: positive electrode tab 130: separator
140: perforation
200: exterior material
300: capsule 310: defect factor

Claims (11)

음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 감싸는 외장재; 및
내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐;을 포함하고,
상기 캡슐은 물리적 자극에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 결함 유발을 위한 이차전지.
an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode;
an exterior material surrounding the electrode assembly; and
A capsule having a defect factor accommodated therein and disposed inside the electrode assembly or inside the casing;
The secondary battery for inducing defects, characterized in that the capsule is opened by a physical stimulus.
제 1항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 중 적어도 하나 이상에 형성되는 타공;을 더 포함하고,
상기 캡슐이 상기 타공에 삽입되는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The electrode assembly,
Further comprising; a hole formed in at least one of the negative electrode, the separator, and the positive electrode;
A secondary battery for inducing a defect in which the capsule is inserted into the perforation.
제 2항에 있어서,
상기 타공은,
상기 음극과 상기 분리막에 걸쳐 형성되거나, 상기 분리막과 상기 양극에 걸쳐 형성되거나, 상기 음극, 상기 분리막, 상기 양극 모두에 걸쳐 형성되는 결함 유발을 위한 이차전지.
3. The method of claim 2,
The hole is
A secondary battery for inducing defects formed over the negative electrode and the separator, formed across the separator and the positive electrode, or formed across all of the negative electrode, the separator, and the positive electrode.
제 1항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
상기 음극에 연결되는 음극탭; 및
상기 양극에 연결되는 양극탭;을 더 포함하고,
상기 캡슐은,
상기 음극 및 상기 음극탭이 서로 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이, 상기 양극과 상기 양극탭이 겹쳐지는 영역과 상기 외장재 사이 중 적어도 하나 이상에 배치되는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The electrode assembly,
a negative electrode tab connected to the negative electrode; and
It further includes; a positive electrode tab connected to the positive electrode;
The capsule is
The secondary battery for inducing defects is disposed in at least one of a region where the negative electrode and the negative electrode tab overlap each other and the case material, and between an area where the positive electrode and the positive electrode tab overlap each other and the case material.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐은,
상기 전극 조립체의 외측과 상기 외장재 사이의 잉여 공간에 배치되는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The capsule is
A secondary battery for inducing defects disposed in an excess space between the outer side of the electrode assembly and the exterior material.
제 1항에 있어서,
상기 결함 인자는,
열화된 전극 입자, 금속 입자, 수지상 리튬, 리튬 분말 중 어느 하나로 이루어진 고체,
물, 불화수소(HF), 금속 이온, Dimethyl Ether, Triphenyl Phosphate, vinylen carbonate, Fluorinated carbonate, Lithium Difluorophosphate 등 전해액 첨가제를 고농도로 함유한 전해액, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 소화물질, 난연제, 가스 발생제, 계면 안정화제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 함유된 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 낮은 농도의 전해액, 전극 조립체에 포함되는 전해액보다 높은 농도의 전해액 중 어느 하나로 이루어진 액체, 및
수소, 메탄, 에탄, 이산화탄소 중 어느 하나로 이루어진 기체 중 적어도 하나로 이루어지는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The defect factor is
A solid consisting of any one of deteriorated electrode particles, metal particles, lithium dendrites, and lithium powder,
Any one or more of water, hydrogen fluoride (HF), metal ions, dimethyl ether, triphenyl phosphate, vinylen carbonate, fluorinated carbonate, lithium difluorophosphate, electrolytes containing high concentrations of electrolyte additives, sodium bicarbonate, potassium hydrogen carbonate, and ammonium phosphate An electrolyte containing at least one selected from the group consisting of a fire extinguishing material, a flame retardant, a gas generator, and an interfacial stabilizer containing a liquid consisting of any one of, and
A secondary battery for inducing defects consisting of at least one of a gas consisting of any one of hydrogen, methane, ethane, and carbon dioxide.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐은,
PVdF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene-butadiene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아이소뷰틸렌(Polyisobutylene), 카르복시메칠셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethyl Cellulose), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 왁스 중 어느 하나의 캡슐 외장재를 포함하는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The capsule is
PVdF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene-butadiene), Polyimide, Polyisobutylene, Sodium Carboxymethyl Cellulose, Polyacrylic Acid, Polyvinyl Alcohol ) and a secondary battery for inducing defects including any one of the capsule exterior materials of wax.
제 1항에 있어서,
상기 캡슐을 개방하는 물리적 자극은,
일정 압력, 일정 온도, 일정 크기의 자기장, 일정 세기의 전자파, 일정 강도의 X선 중 적어도 하나 이상이 적용되는 결함 유발을 위한 이차전지.
The method of claim 1,
The physical stimulus to open the capsule is,
A secondary battery for inducing defects to which at least one of a certain pressure, a certain temperature, a magnetic field of a certain size, an electromagnetic wave of a certain intensity, and X-rays of a certain intensity is applied.
(1) 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 적층되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 감싸는 외장재 및 내부에 결함 인자가 수용되고, 상기 전극 조립체 내측 또는 상기 외장재 내측에 배치되는 캡슐을 포함하는 이차전지를 제공하는 단계;
(2) 상기 이차전지에 상기 캡슐을 개방하여 결함 인자를 방출할 수 있는 물리적 자극을 인가하는 단계; 및
(3) 결함이 발생된 이차전지의 거동을 분석하는 단계;
를 포함하는 이차전지의 특성 평가 방법.
(1) an electrode assembly including a negative electrode, a positive electrode, and a separator laminated between the negative electrode and the positive electrode, a packaging material surrounding the electrode assembly, and a defect factor accommodated therein, and disposed inside the electrode assembly or inside the exterior material providing a secondary battery including a capsule;
(2) applying a physical stimulus capable of releasing a defect factor by opening the capsule to the secondary battery; and
(3) analyzing the behavior of the defective secondary battery;
A method for evaluating characteristics of a secondary battery comprising a.
제 9항에 있어서,
상기 단계 (2)는,
상기 캡슐에 압력, 온도, 자기장, 전자파 및 X선 중 적어도 하나 이상의 물리적 자극을 인가하는 것인 이차전지의 특성 평가 방법.
10. The method of claim 9,
The step (2) is,
A method for evaluating characteristics of a secondary battery by applying at least one physical stimulus of pressure, temperature, magnetic field, electromagnetic wave, and X-ray to the capsule.
제 9항에 있어서,
상기 단계 (3)은,
상기 결함 인자 방출로 인한 상기 이차전지의
충전 및 방전 시의 전압 프로파일 변화, 결함 인자 방출 부위의 온도 변화, 열화, 발화 및 결함 인자 방출 전 대비 이차전지 두께 팽창 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 전 분석 및
양극 및 음극 표면 변화 관찰, 표면 조성 변화 관찰, 결정구조 변화 및 전극 결착력 변화 중 적어도 하나를 포함하는 전지 해체 후 분석
중 적어도 하나 이상의 거동을 분석하는 이차전지의 특성 평가 방법.
10. The method of claim 9,
The step (3) is,
of the secondary battery due to the release of the defect factor
Analysis before battery disassembly, including at least one of voltage profile change during charging and discharging, temperature change at the site where the defect factor is emitted, deterioration, ignition, and expansion of the thickness of the secondary battery compared to before the release of the defect factor, and
Analysis after battery disassembly, including at least one of a change in the surface of anode and anode, observation of a change in surface composition, a change in crystal structure, and a change in electrode binding force
A characteristic evaluation method of a secondary battery for analyzing the behavior of at least one of
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KR20130134929A (en) * 2012-05-31 2013-12-10 주식회사 엘지화학 An electrochemical device including capsule containing electrolyte
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