KR20230020152A - Secondary battery having venting portion, battery module and battery pack including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 벤팅부를 포함하는 이차전지, 이를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery including a venting part, a battery module and a battery pack including the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. and is widely used.
여러 종류의 이차전지 중에서, 리튬 이차전지는 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 널리 사용되고 있는 추세이다. 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 캔형, 파우치형을 들 수 있다.Among various types of secondary batteries, lithium secondary batteries have a high operating voltage and high energy density per unit weight, and thus are widely used. Lithium secondary batteries are manufactured in various shapes, and typical shapes include a cylindrical shape, a can shape, and a pouch shape.
리튬 이차전지는 크게 양극과 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립체와 상호 작용을 하는 전해액을 포함한다. 이러한 전극조립체와 전해액의 상호 작용에 의해, 위의 충전 및 방전이 이루어지게 된다.A lithium secondary battery largely includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and an electrolyte that interacts with the electrode assembly. Due to the interaction between the electrode assembly and the electrolyte, the above charging and discharging is performed.
이러한 이차전지는 과충전 및 과방전이나 내부 단락 및 기타 과열 조건으로 인해 전지 내부 온도가 상승하거나, 전지 내부의 가스압이 과도하게 높아질 수 있다. 이는 이차전지가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상을 유발한다.In such a secondary battery, the internal temperature of the battery may rise or the gas pressure inside the battery may become excessively high due to overcharging, overdischarging, internal short circuit, or other overheating conditions. This causes a swelling phenomenon in which the secondary battery swells.
한편, 이러한 이차전지의 스웰링 현상이 지속적으로 발생하게 되면, 이차전지의 변형이 일어날 수 있으며, 상기 과정에서 전지 모듈이나 전지 팩의 국부적인 변형이 일어날 수 있다. 그러나, 상기와 같이 전지 모듈 또는 전지 팩의 변형이 발생하게 되면, 전지 셀의 간섭으로 인하여 화재 등의 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, if such a swelling phenomenon of the secondary battery continuously occurs, deformation of the secondary battery may occur, and in the process, local deformation of the battery module or battery pack may occur. However, when the battery module or the battery pack is deformed as described above, problems such as fire may occur due to interference of the battery cells.
따라서, 이차전지의 스웰링 현상에 대처할 수 있는 이차전지, 이를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩의 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a secondary battery capable of coping with the swelling phenomenon of the secondary battery, and a battery module and battery pack including the secondary battery.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이차전지의 스웰링 현상에 대처할 수 있도록 벤팅부를 포함하는 이차전지, 이를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery including a venting part, a battery module and a battery pack including the same to cope with the swelling phenomenon of the secondary battery.
본 발명은 벤팅부를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극 조립체; 전극 조립체를 수용하며, 내부 가스 배출을 위한 적어도 하나의 벤팅홀이 형성된 파우치 케이스; 및 파우치 케이스의 벤팅홀에 결합되어, 파우치 케이스의 팽창 시 벤팅홀을 개방하는 벤팅부를 포함한다. The present invention relates to a secondary battery including a venting part. In one example, a secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly; a pouch case accommodating the electrode assembly and having at least one venting hole for internal gas discharge; and a venting unit that is coupled to the venting hole of the pouch case and opens the venting hole when the pouch case is inflated.
구체적인 예에서, 상기 벤팅부는, 파우치 케이스를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되되, 파우치 케이스의 팽창시 분리되는 제1 및 제2 부재를 포함할 수 있다.In a specific example, the venting part may include first and second members coupled to each other by compressing both surfaces with the pouch case interposed therebetween, and separated when the pouch case is inflated.
하나의 예에서, 상기 제1 부재는, 벤팅홀을 관통하는 체결 핀을 포함하며, 상기 제2 부재는, 체결 핀이 체결되는 체결 홈 또는 체결 홀이 형성된 구조일 수 있다.In one example, the first member may include a fastening pin passing through the venting hole, and the second member may have a structure in which a fastening groove or fastening hole to which the fastening pin is fastened is formed.
이때, 상기 체결 핀은, 외주면을 감사는 튜브 형태의 실링 부재를 더 포함할 수 있다.In this case, the fastening pin may further include a tube-shaped sealing member surrounding an outer circumferential surface.
또한, 상기 실링 부재는 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.In addition, the sealing member may include one or more materials selected from soft or elastic synthetic resin, silicone, and rubber.
아울러, 상기 체결 핀은, 금속, 섬유강화 금속, 고분자, 세라믹, 고분자로 코팅된 금속 및 섬유강화 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 소재일 수 있다.In addition, the fastening pin may be one or more materials selected from the group consisting of metals, fiber-reinforced metals, polymers, ceramics, metals coated with polymers, and fiber-reinforced plastics.
다른 하나의 예에서, 상기 제2 부재는, 체결 핀이 체결되는 체결 홀이 형성된 구조이고, 상기 체결 핀은, 체결 홀에 걸림 작용되도록 말단에 고정 돌기가 형성된 구조일 수 있다.In another example, the second member may have a structure in which a fastening hole into which a fastening pin is fastened is formed, and the fastening pin may have a structure in which a fixing protrusion is formed at an end so as to be caught in the fastening hole.
이때, 상기 제1 및 제2 부재는, 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.In this case, the first and second members may include one or more materials selected from soft or elastic synthetic resin, silicone, and rubber.
나아가, 본 발명에 따른 이차전지에서, 상기 제1 및 제2 부재는, 각각 파우치 케이스의 벤팅 홀을 덮는 밀착면을 갖는 구조일 수 있다.Furthermore, in the secondary battery according to the present invention, the first and second members may each have a structure having a contact surface covering the venting hole of the pouch case.
한편, 상기 파우치 케이스는, 전극 조립체에 연결된 전극리드의 일부를 감싸는 테라스 영역이 형성된 구조이며, 상기 벤팅홀은 테라스 영역에 형성될 수 있다.Meanwhile, the pouch case has a structure in which a terrace area surrounding a part of an electrode lead connected to an electrode assembly is formed, and the venting hole may be formed in the terrace area.
또한, 상기 이차전지는, 리튬 이차전지일 수 있다.Also, the secondary battery may be a lithium secondary battery.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 이차전지를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a battery module including the secondary battery described above.
나아가, 본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a battery pack including the battery module described above.
구체적인 예에서, 상기 전지 팩은, 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.In a specific example, the battery pack may be used as a power source for medium or large devices.
본 발명의 벤팅부를 포함하는 이차전지에 따르면, 이상 거동에 의한 이차전지의 팽창 시 벤팅부의 제1 및 제2 부재가 파우치 케이스의 벤팅홀로부터 분리되어, 벤팅홀을 개방할 수 있다.According to the secondary battery including the venting part of the present invention, when the secondary battery expands due to abnormal behavior, the first and second members of the venting part are separated from the venting hole of the pouch case, and the venting hole can be opened.
이에 따라, 본 발명은 안전성이 향상된 이차전지, 이를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a secondary battery with improved safety, a battery module and a battery pack including the secondary battery.
도 1은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 좌측면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 스웰링 발생시 벤트부의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다.
도 8은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전지 모듈의 모식도이다.1 is a plan view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention.
2 is a left side view of a secondary battery including a venting part according to the present invention.
3 and 4 are detailed views of a secondary battery including a venting part according to the present invention.
5 and 6 are conceptual diagrams for explaining the action of the vent unit when swelling occurs in the secondary battery according to the present invention.
7 is a detailed view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention.
8 is a detailed view of a secondary battery including a venting part according to the present invention.
9 is a schematic diagram of a battery module according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and various embodiments, specific embodiments will be described in detail in the detailed description.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the term "comprises" or "has" is intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.Further, in the present invention, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is described as being “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where another part is present in the middle thereof. . Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, or the like is described as being “under” another part, this includes not only being “directly under” the other part, but also the case where there is another part in the middle. In addition, in the present application, being disposed "on" may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
본 발명에서 "이차전지"는, 전지 셀을 의미하는 것으로, 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 외장재의 외부로 형성된 전극 리드들과 연결된 상태로 내장된 구조의 파우치형 타입의 이차전지일 수 있다. 아울러, 상기 전극 리드는 시트의 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장된 구조일 수 있다.In the present invention, "secondary battery" means a battery cell, and is a pouch-type type structure in which an electrode assembly having an anode/separator/cathode structure is connected to electrode leads formed outside the exterior of the exterior material of the laminate sheet. It may be a secondary battery. In addition, the electrode leads may be drawn out to the outside of the sheet and may have a structure extending in the same direction or opposite directions.
본 발명에서, "벤팅부"라 함은, 파우치 케이스에 결합되는 것으로, 이차전지의 파우치 케이스가 스웰링에 의해 부풀어 오를 때, 파우치 케이스에 벤트(vent)를 형성하기 위한 것이다. 구체적으로, 상기 벤팅부는 파우치 케이스의 벤팅홀(venting hole)에 결합되며, 이상 거동에 의한 이차전지의 팽창시 파우치 케이스로부터 분리되어 벤팅홀을 개방하기 위한 것이다.In the present invention, the term "venting unit" is coupled to the pouch case, and is used to form a vent in the pouch case when the pouch case of the secondary battery is inflated by swelling. Specifically, the venting part is coupled to the venting hole of the pouch case, and is separated from the pouch case to open the venting hole when the secondary battery expands due to abnormal behavior.
이하, 도면을 통해 본 발명에 따른 절연 코팅부를 포함하는 벤팅부를 포함하는 이차전지, 이를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a secondary battery including a venting portion including an insulating coating portion according to the present invention, a battery module including the same, and a battery pack according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[제1 실시형태][First Embodiment]
본 발명은 벤팅부를 포함하는 이차전지를 제1 실시형태로 제공한다.The present invention provides a secondary battery including a venting part in a first embodiment.
이차전지secondary battery
도 1은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 평면도, 도 2는 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 좌측면도, 도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다.1 is a plan view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention, FIG. 2 is a left side view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are views of a secondary battery including a venting unit according to the present invention. it is a detail
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(미도시), 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스(110) 및 상기 파우치 케이스(110)에 결합되는 벤팅부(120)를 포함하여 구성된다.1 to 4, the
상기 전극 조립체는 양극 집전체의 표면에 양극 합제층이 형성된 양극, 음극 집전체의 표면에 음극 합제층이 형성된 음극, 상기 양극과 음극 사이에 위치하여, 상기 양극과 음극을 절연시키는 분리막이 개재된 구조로, 스택형, 스택 폴딩형 또는 젤리롤(jelly-roll) 형상으로 권취되어, 상기 파우치 케이스(110)에 수용될 수 있다.The electrode assembly includes a positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on the surface of a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer formed on the surface of the negative electrode current collector, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to insulate the positive electrode and the negative electrode. As a structure, it may be wound in a stacked, stacked folded, or jelly-roll shape and accommodated in the
한편, 상기 전극 조립체는 파우치 케이스(110)의 외부로 형성된 제1 및 제2 전극 리드(112, 113)과 연결된 상태로 내장된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전극 리드(112, 113)는 파우치 케이스(110)의 내부에서 외부로 연장하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극 리드(112)는 양극 또는 음극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 전극 리드(113)는 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되되, 상기 제1 전극 리드(112)와는 전기적으로 반대의 극성일 수 있다.Meanwhile, the electrode assembly may have a built-in structure connected to the first and second electrode leads 112 and 113 formed outside the
한편, 상기 제1 및 제2 전극 리드(112, 113)는 파우치 케이스(110)의 외측으로 인출되되, 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장된 구조일 수 있다. 도면에서, 상기 제1 및 제2 전극 리드(112, 113)는 서로 반대 방향으로 연장된 구조로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the first and second electrode leads 112 and 113 may be drawn out to the outside of the
상기 파우치 케이스(110)는 통상적으로 사용하는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체를 수용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 이때, 상기 파우치 케이스(110)는 내부의 가스 배출을 위한 적어도 하나의 벤팅홀(111)이 형성된 구조일 수 있다. 구체적인 예에서, 파우치 케이스(110)는 전극 조립체에 연결된 전극 리드(112, 113)의 일부를 감싸는 테라스 영역(1110)이 형성된 구조이며, 상기 벤팅홀(111)은 파우치 케이스(110)의 테라스 영역(1110)에 형성될 수 있다.The
일반적으로, 이차전지(100)에서, 테라스 영역(1110)은 각 전극 리드(112, 113)와 전극 조립체가 수용되는 영역 사이의 공간을 의미한다. 특히, 상기 테라스 영역(1110)은 이차전지(100)의 전체 영역 중 압력에 대한 변화가 가장 크고, 빠르게 일어나는 영역일 수 있다. 이에 따라, 상기 벤팅홀(111)은 파우치 케이스(110)의 테라스 영역(1110)에 형성되는 것이 바람직하다.In general, in the
상기 벤팅홀(111)은 파우치 케이스(110)의 내부 가스를 배출하기 위한 것으로, 파우치 케이스(110)에 하나 이상 형성된 구조일 수 있다. 상기 벤팅홀(111)은 도면에서 2개를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
한편, 상기 파우치 케이스(110)의 벤팅홀(111)에는 벤팅부(120)가 결합될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 벤팅부(120)는 파우치 케이스(110)의 팽창시 벤팅홀(111)을 개방하기 위한 것으로, 파우치 케이스(110)를 사이에 두고, 양면을 압착하여 서로 결합되는 제1 및 제2 부재(121, 122)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 부재(121, 122)는 파우치 케이스(110)를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되며, 상기 파우치 케이스(110)의 팽창시 서로 분리되어, 벤팅홀(111)을 개방할 수 있다.Meanwhile, the venting
종래에는 이차전지(100)의 팽창시 테라스 영역(1110)에 홀을 형성하기 위하여, 테라스 영역(1110)을 지향하는 핀 등을 포함하는 기술이 개발되었으나, 상기 핀의 말단이 테라스 영역(1110)을 지향하고 있어, 이차전지의 이동 시 또는 이차전지가 충분히 팽창하지 않았을 때, 상기 핀의 간섭에 의하여 이차전지(100)에 홀을 형성하는 등의 문제가 있었다. 이에, 본 발명은 이차전지(100)에 벤트홀(111)을 형성하고, 상기 벤트홀(111)에 벤팅부(120)를 결합한 후, 파우치 케이스(110)의 팽창 시 벤팅홀을 개방하도록 설계하여, 상술한 문제를 해결할 수 있다.Conventionally, in order to form a hole in the
앞서 설명한 바와 같이, 이차전지(100)의 테라스 영역(1110)은 스웰링 발생 시에 가장 많이 부풀어 오르는 영역으로, 파우치 케이스(110)가 팽창으로 인하여, 벤팅부(120)의 제1 및 제2 부재(121, 122)의 간격은 멀어져, 서로 분리될 수 있다. 이에 따라, 상기 벤팅부(120)는 벤팅홀(111)로부터 탈거되어, 벤팅홀(111)이 개방될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 벤팅홀(111)이 개방되어, 파우치 케이스(110) 내부의 가스가 상기 벤팅홀(111)을 통해서 외부로 배출될 수 있다.As described above, the
한편, 상기 제1 및 제2 부재(121, 122)는 파우치 케이스(110)를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되어, 벤팅홀(111)을 폐쇄할 수 있다. 구체적인 예에서, 제1 및 제2 부재(121, 122)는 상기 벤팅홀(111)을 덮는 밀착면을 가질 수 있다. Meanwhile, the first and
하나의 예에서, 제1 및 제2 부재(121, 122)는 블록 형태일 수 있으며, 제1 부재(121)는 벤팅홀(111)을 관통하는 체결 핀(1211)을 포함할 수 있다. 아울러, 제2 부재(122)는 상기 체결 핀(1211)과 대응되는 체결 홈 또는 체결 홀(1222)이 형성된 구조일 수 있다. 예를 들어, 제2 부재(122)는 상기 체결 핀(1211)과 대응되는 체결 홈(1222)이 형성된 구조일 수 있다.In one example, the first and
상기 파우치 케이스(110)의 팽창시 제1 및 제2 부재(121, 122)는 서로 분리되어야 하기 때문에, 제1 부재(121)의 체결 핀(1211)의 길이는 파우치 케이스(110)가 팽창하였을 때의 이차전지(100)의 높이 보다는 짧을 수 있다. Since the first and
아울러, 상기 체결 핀(1211)은 금속, 섬유강화 금속, 고분자, 세라믹, 고분자로 코팅된 금속 및 섬유강화 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.In addition, the
상기 고분자는, 예를 들면, 내열성 플라스틱, 아라미드 섬유, 탄소섬유, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 상기 금속은 알루미늄, 니켈, 철, 텅스텐, 티탄, 타이타늄, 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The polymer may be, for example, one or more selected from the group consisting of heat-resistant plastic, aramid fiber, carbon fiber, nylon, polyethylene, polypropylene, and polyethylene terephthalate, and the metal is aluminum, nickel, iron, tungsten, and titanium. , titanium, and may be one or more selected from the group consisting of cobalt, but is not limited thereto.
또한, 제1 및 제2 부재(121, 122)의 소재는 특별히 한정하지 아니하며, 다양한 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 고분자 수지 등의 재질을 포함할 수 있다.In addition, the material of the first and
나아가, 본 발명에 따른 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다. 구체적인 예에서, 리튬 이차전지는 양극과 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립체와 상호 작용을 하는 전해액을 포함한다. 이러한 전극조립체와 전해액의 상호 작용에 의해, 위의 충전 및 방전이 이루어질 수 있으며, 과충전 및 과방전이나 내부 단락 및 기타 과열 조건으로 인해 전지 내부 온도가 상승하거나, 전지 내부의 가스압이 과도하게 높아질 수 있다. Furthermore, the secondary battery according to the present invention may be a lithium secondary battery. In a specific example, a lithium secondary battery includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and an electrolyte that interacts with the electrode assembly. Due to the interaction of the electrode assembly and the electrolyte, the above charging and discharging can be performed, and the internal temperature of the battery may rise or the gas pressure inside the battery may become excessively high due to overcharging and overdischarging, internal short circuit, and other overheating conditions. there is.
이에, 본 발명은 리튬 이차전지가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 지속적으로 발생으로 인한 리튬 이차전지의 팽창시 제1 및 제2 부재가 파우치 케이스의 벤팅홀로 부터 분리되어, 벤팅홀을 개방하기 위한 것이다.Therefore, the present invention is to separate the first and second members from the venting hole of the pouch case to open the venting hole when the lithium secondary battery expands due to the continuous swelling phenomenon in which the lithium secondary battery inflates. it is for
벤팅부의 작동기작Operating mechanism of the venting part
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 스웰링 발생시 벤트부의 작용을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 파우치 케이스(110) 내부에 양극, 음극, 분리막이 적층된 전극 조립체(101)가 포함되는 구조이므로, 스웰링 발생시에는 테라스 영역(1110)이 가장 많이 부풀어 오르게 된다. 5 and 6 are conceptual views for explaining the action of the vent unit when swelling occurs in the secondary battery according to the present invention. 5 and 6, since the
상기 파우치 케이스(110)의 테라스 영역(1110)이 일정 수준 이상으로 부풀어서, 파우치 케이스(110)의 양면을 압착하고 있는 벤팅부(120)의 제1 및 제2 부재(121, 122)의 간격이 이격될 수 있다. 참고로, 제1 부재(121)는 테라스 영역(1110)의 상부면에 배치되고, 제2 부재(122)는 테라스 영역(1110)의 하부면에 배치되어, 파우치 케이스(110)의 양면을 압착하도록 결합될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 부재(121, 122)는 상기 파우치 케이스(110)의 팽창에 의하여 서로 분리될 수 있다.The space between the first and
상기 벤팅부(120)의 제1 및 제2 부재(121, 122)는 벤팅홀(111)로부터 탈거되어, 벤팅홀(111)이 개방될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 이차전지(100)는 벤팅홀(111)이 개방되어, 파우치 케이스(110) 내부의 가스가 상기 벤팅홀(111)을 통해서 외부로 배출될 수 있다.The first and
본 발명에 따른 벤팅부(120)를 포함하는 이차전지(100)는 팽창 시 벤팅홀(111)을 개방하여 파우치 케이스(110) 내부의 과압 등이 해소될 수 있으며, 안전성을 향상시킬 수 있다.When the
[제2 실시형태][Second Embodiment]
본 발명은 벤팅부를 포함하는 이차전지를 제2 실시형태로 제공한다.The present invention provides a secondary battery including a venting unit in a second embodiment.
이차전지secondary battery
도 7은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(200)는 전극 조립체(미도시), 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스(210) 및 상기 파우치 케이스(210)에 결합되는 벤팅부(220)를 포함하여 구성된다.7 is a detailed view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention. Referring to FIG. 7 , a
본 발명에 따른 이차전지(200)의 파우치 케이스(210)에는 벤팅홀(211)이 형성된 구조일 수 있으며, 상기 벤팅홀(211)에는 상기 벤팅부(220)가 결합될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 벤팅부(220)는 파우치 케이스(210)의 팽창시 벤팅홀(211)을 개방하기 위한 것으로, 파우치 케이스(210)를 사이에 두고, 양면을 압착하여 서로 결합되는 제1 및 제2 부재(221, 222)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 부재(221, 222)는 파우치 케이스(210)를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되며, 상기 파우치 케이스(210)의 팽창시 서로 분리되어, 벤팅홀(211)을 개방할 수 있다.The
한편, 상기 제1 및 제2 부재(221, 222)는 블록 형태일 수 있으며, 제1 부재(221)는 벤팅홀(211)을 관통하는 체결 핀(2211)을 포함할 수 있다. 아울러, 제2 부재(222)는 상기 체결 핀(2211)과 대응되는 체결 홀(2222)이 형성된 구조일 수 있다. 나아가, 제1 부재(221)의 체결 핀(2211)의 말단에는 제2 부재(222)의 체결 홀(2222)에 걸림 작용되도록 고정 돌기(2212)가 형성된 구조일 수 있다.Meanwhile, the first and
상기 파우치 케이스(210)의 팽창시 제1 및 제2 부재(221, 222)는 서로 분리되어야 하기 때문에, 제1 부재(221)의 체결 핀(2211)의 길이는 파우치 케이스(210)가 팽창하였을 때의 이차전지(200)의 높이 보다는 짧을 수 있다. Since the first and
아울러, 상기 제1 및 제2 부재(221, 222)는 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 체결 핀(2211)도 마찬가지로 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 부재(221, 222)는 실리콘 재질일 수 있다.In addition, the first and
앞서 설명한 구성의 이차전지(200)는 팽창 시 벤팅홀(211)을 개방하여 파우치 케이스(210) 내부의 과압 등이 해소될 수 있으며, 안전성을 향상시킬 수 있다.When the
[제3 실시형태][Third Embodiment]
본 발명은 벤팅부를 포함하는 이차전지를 제3 실시형태로 제공한다.The present invention provides a secondary battery including a venting unit in a third embodiment.
이차전지secondary battery
도 8은 본 발명에 따른 벤팅부를 포함하는 이차전지의 상세도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(300)는 전극 조립체(미도시), 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스(310) 및 상기 파우치 케이스(310)에 결합되는 벤팅부(320)를 포함하여 구성된다.8 is a detailed view of a secondary battery including a venting unit according to the present invention. Referring to FIG. 8 , a
본 발명에 따른 이차전지(300)의 파우치 케이스(310)에는 벤팅홀(311)이 형성된 구조일 수 있으며, 상기 벤팅홀(311)에는 상기 벤팅부(320)가 결합될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 벤팅부(320)는 파우치 케이스(310)의 팽창시 벤팅홀(311)을 개방하기 위한 것으로, 파우치 케이스(310)를 사이에 두고, 양면을 압착하여 서로 결합되는 제1 및 제2 부재(321, 322)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 부재(321, 322)는 파우치 케이스(310)를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되며, 상기 파우치 케이스(310)의 팽창시 서로 분리되어, 벤팅홀(311)을 개방할 수 있다.The
구체적인 예에서, 상기 제1 및 제2 부재(321, 322)는 블록 형태일 수 있으며, 제1 부재(321)는 벤팅홀(311)을 관통하는 체결 핀(3211)을 포함할 수 있다. 아울러, 제2 부재(322)는 상기 체결 핀(3211)과 대응되는 체결 홈 또는 체결 홀(3222)이 형성된 구조일 수 있다. 예를 들어, 제2 부재(322)는 상기 체결 핀(3211)과 대응되는 체결 홈(3222)이 형성된 구조일 수 있다.In a specific example, the first and
이때, 상기 제1 부재(321)의 체결 핀(3211)은 외주면을 감싸는 튜브 형태의 실링 부재(3213)를 더 포함할 수 있다. 상기 실링 부재(3213)는 제1 및 제2 부재(321, 322)가 파우치 케이스(310)의 벤팅홀(311)에 결합되었을 때, 파우치 케이스(310) 내부의 전해액 또는 가스 누수를 방지하기 위함이다.In this case, the
아울러, 상기 실링 부재(3213)는 연성 또는 탄성 재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다. 상기 실링 부재(3213)는 실리콘일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the sealing
나아가, 상기 실링 부재(3213)는, 상기 체결 핀(3211)이 금속으로 이루어지는 경우, 상기 체결 핀(3211)이 벤팅홀(311)을 관통시 이차전지 내부의 전극 등과 접촉하여 쇼트 등의 2차적인 위험을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, when the
앞서 설명한 구성의 이차전지(300)는 팽창 시 벤팅홀(311)을 개방하여 파우치 케이스(310) 내부의 과압 등이 해소될 수 있으며, 안전성을 향상시킬 수 있다.When the
[제4 실시형태][Fourth Embodiment]
본 발명은 앞서 설명한 이차전지를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 제4 실시형태로 제공한다.The present invention provides a battery module and a battery pack including the above-described secondary battery in a fourth embodiment.
전지 모듈 및 전지 팩Battery Modules and Battery Packs
도 9는 본 발명에 따른 전지 모듈의 모식도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명은 앞서 설명한 이차전지(400)를 포함하는 전지 모듈(401)을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 전지 모듈(401)을 포함하는 전지 팩(미도시)을 제공한다.9 is a schematic diagram of a battery module according to the present invention. Referring to FIG. 9 , the present invention provides a
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 이차전지(400)는 특히, 장시간의 수명과 우수한 내구성이 요구되는 고출력 대용량의 전지, 또는 이러한 전지를 단위전지로서 다수개 포함하는 전지모듈, 또는 전지팩에 사용될 수 있다.In a specific example, the
한편, 상기 전지 모듈(401) 또는 전지 팩 내부에서 이차전지(400)는 복수개가 서로 적층되므로, 스웰링시 상대적으로 외부로 부풀게 되는 테라스 영역에 벤팅홀(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 벤팅홀에 벤팅부(420)를 포함할 수 있다.Meanwhile, since a plurality of
상기 이차전지(400)는 팽창 시 벤팅홀을 개방하여 파우치 케이스(410) 내부의 과압 등이 해소될 수 있으며, 안전성을 향상시킬 수 있다. 벤팅부(420)에 대한 구성은 앞서 설명하였으므로, 구체적인 구성 및 작동기작에 대해서는 생략하도록 한다.When the
아울러, 상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 중대형 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템을 들 수 있다.In addition, the battery pack can be used as a power source for medium or large devices requiring high temperature stability, long cycle characteristics, high rate characteristics, etc. A specific example of such a medium or large device is a power tool powered by an omniscient motor and moving ; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf cart; electric truck; electric commercial vehicles or systems for power storage.
이러한 중대형 전지 모듈 또는 중대형 전지팩의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Since the structure and manufacturing method of such a medium- or large-sized battery module or medium- or large-sized battery pack are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 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.In the above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, since the configurations described in the drawings or embodiments described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various equivalents and It should be understood that variations may exist.
100, 200, 300, 400: 이차전지
101: 전극 조립체
110, 210, 310, 410: 파우치 케이스
1110, 2110, 3110: 테라스 영역
111, 211, 311: 벤팅홀
112, 212, 312: 제1 전극 리드
113, 213, 313: 제2 전극 리드
120, 220, 320, 420: 벤팅부
121, 221, 321: 제1 부재
1211, 2211, 3211: 체결 핀
2212: 고정 돌기
3213: 실링 부재
122, 222, 322: 제2 부재
1222, 3222: 체결 홈, 체결 홀
2222: 체결 홀
401: 전지 모듈100, 200, 300, 400: secondary battery
101: electrode assembly
110, 210, 310, 410: pouch case
1110, 2110, 3110: terrace area
111, 211, 311: venting hole
112, 212, 312: first electrode lead
113, 213, 313: second electrode lead
120, 220, 320, 420: venting part
121, 221, 321: first member
1211, 2211, 3211: fastening pin
2212: fixed projection
3213: sealing member
122, 222, 322: second member
1222, 3222: fastening groove, fastening hole
2222: fastening hole
401: battery module
Claims (13)
전극 조립체를 수용하며, 내부 가스 배출을 위한 적어도 하나의 벤팅홀이 형성된 파우치 케이스; 및
파우치 케이스의 벤팅홀에 결합되어, 파우치 케이스의 팽창 시 벤팅홀을 개방하는 벤팅부를 포함하며,
상기 벤팅부는,
파우치 케이스를 사이에 두고 양면을 압착하여 서로 결합되되, 파우치 케이스의 팽창시 분리되는 제1 및 제2 부재를 포함하는 이차전지.
electrode assembly;
a pouch case accommodating the electrode assembly and having at least one venting hole for internal gas discharge; and
A venting unit coupled to the venting hole of the pouch case and opening the venting hole when the pouch case is inflated,
The venting part,
A secondary battery comprising first and second members coupled to each other by pressing both sides of the pouch case therebetween and separated when the pouch case is inflated.
제1 부재는, 벤팅홀을 관통하는 체결 핀을 포함하며,
제2 부재는, 체결 핀이 체결되는 체결 홈 또는 체결 홀이 형성된 구조를 갖는 이차전지.
According to claim 1,
The first member includes a fastening pin penetrating the venting hole,
The second member has a structure in which a fastening groove or fastening hole into which fastening pins are fastened is formed.
체결 핀은, 외주면을 감사는 튜브 형태의 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 2,
The fastening pin, the secondary battery characterized in that it further comprises a sealing member in the form of a tube around the outer circumferential surface.
실링 부재는, 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 3,
The sealing member comprises at least one material selected from soft or elastic synthetic resin, silicone and rubber.
체결 핀은, 금속, 섬유강화 금속, 고분자, 세라믹, 고분자로 코팅된 금속 및 섬유강화 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 2,
The fastening pin is a secondary battery, characterized in that made of one or more materials selected from the group consisting of metals, fiber-reinforced metals, polymers, ceramics, metals coated with polymers, and fiber-reinforced plastics.
제2 부재는, 체결 핀이 체결되는 체결 홀이 형성된 구조이고,
상기 체결 핀은, 체결 홀에 걸림 작용되도록 말단에 고정 돌기가 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 2,
The second member has a structure in which a fastening hole to which a fastening pin is fastened is formed,
The secondary battery, characterized in that the fastening pin has a structure in which a fixing protrusion is formed at an end so as to be engaged in the fastening hole.
제1 및 제2 부재는, 연성 또는 탄성재질의 합성수지, 실리콘 및 고무 중에서 선택되는 하나 이상의 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 6,
The first and second members include at least one material selected from soft or elastic synthetic resin, silicone, and rubber.
제1 및 제2 부재는, 각각 파우치 케이스의 벤팅홀을 덮는 밀착면을 갖는 구조인 이차전지.
According to claim 1,
The first and second members each have a structure that has a contact surface covering the venting hole of the pouch case.
파우치 케이스는, 전극 조립체에 연결된 전극 리드의 일부를 감싸는 테라스 영역이 형성된 구조이며,
상기 벤팅홀은 테라스 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 1,
The pouch case has a structure in which a terrace area is formed surrounding a part of an electrode lead connected to an electrode assembly,
The secondary battery, characterized in that the venting hole is formed in the terrace area.
이차전지는, 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
According to claim 1,
A secondary battery, characterized in that the secondary battery is a lithium secondary battery.
A battery module comprising the secondary battery according to claim 1.
A battery pack comprising the battery module according to claim 11 .
전지 팩은, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것인 전지 팩.According to claim 12,
The battery pack is a battery pack that is used as a power source for medium or large devices.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210101858A KR20230020152A (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Secondary battery having venting portion, battery module and battery pack including the same |
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ID=85223375
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20060091788A (en) | 2005-02-15 | 2006-08-22 | 주식회사 엘지화학 | Battery cartridge having venting jig |
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