KR20230030851A - Battery cell and battery module including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지 셀 내 가스가 유도된 방향으로 용이하게 배출되면서, 인접한 셀 간의 열전파를 지연시키는 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a battery cell and a battery module including the same, and more particularly, to a battery cell that delays heat propagation between adjacent cells while easily discharging gas in the battery cell in an induced direction, and a battery module including the same it's about
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. In particular, secondary batteries are of great interest as energy sources for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles as well as mobile devices such as mobile phones, digital cameras, laptops, and wearable devices.
이러한 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 여기서, 전지 케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. Depending on the shape of the battery case, these secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. do. Here, the electrode assembly embedded in the battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a jelly-roll type wound with a separator interposed and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes are sequentially stacked in a state in which a separator is interposed.
이 중에서도, 특히 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 작은 중량, 용이한 변형 형태 등을 이유로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다. Among these, in particular, the pouch-type battery having a structure in which a stacked or stacked/folding type electrode assembly is embedded in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet is gradually being used due to low manufacturing cost, small weight, and easy deformation shape. It is increasing.
그러나, 최근 전지 셀의 에너지 밀도가 증가함에 따라, 전지 셀 내부에서 발생하는 가스량 또한 증가되는 문제가 있다. 종래의 전지 셀의 경우, 전지 셀 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있는 부품이 포함되어 있지 않아, 전지 셀은 가스 발생으로 인해 벤팅 현상이 발생될 수 있다. 특히, 종래의 전지 셀에서 벤팅 현상 발생 시, 실링이 취약한 부분으로 가스가 배출되게 된다. 이러한 가스는 인화성 가스로서, 인접한 셀을 가열하여, 인접한 셀의 발화 및 폭발을 유도할 수 있다. However, as the energy density of battery cells increases recently, there is a problem in that the amount of gas generated inside the battery cells also increases. In the case of a conventional battery cell, it does not include a part through which gas generated inside the battery cell can be discharged, and thus the battery cell may experience a venting phenomenon due to gas generation. In particular, when a venting phenomenon occurs in a conventional battery cell, gas is discharged to a portion where sealing is weak. These gases are flammable gases and can heat adjacent cells, leading to ignition and explosion of adjacent cells.
이에 따라, 전지 셀의 벤팅 현상 발생 시 가스 배출이 효과적으로 수행되면서도, 가스 배출 방향이 열전파가 최소화되는 방향으로 유도되는 전지 셀을 개발할 필요성이 높아지고 있다.Accordingly, there is a growing need to develop a battery cell in which gas discharge is directed in a direction in which heat propagation is minimized while gas discharge is effectively performed when a venting phenomenon occurs in the battery cell.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지 셀 내 가스가 유도된 방향으로 용이하게 배출되면서, 인접한 셀 간의 열전파를 지연시키는 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다. An object to be solved by the present invention relates to a battery cell that delays heat propagation between adjacent cells while easily discharging gas in a battery cell in an induced direction, and a battery module including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings. .
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 셀은, 전극 조립체가 수납부에 장착되고, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 및 상기 전극 조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드를 포함하고, 상기 실링부는 상기 전극 리드가 위치하는 부분을 제외한 부분에 위치하는 가스 배출부를 포함하고, 상기 가스 배출부는 상기 실링부를 기준으로 상기 전극 조립체를 향해 만입되어 있고, 상기 가스 배출부의 내측면은 상기 실링부의 내측면보다 상기 전극 조립체에 인접하게 위치한다.A battery cell according to an embodiment of the present invention includes a battery case in which an electrode assembly is mounted in a storage unit and includes a sealing unit having a sealed outer periphery; and an electrode lead electrically connected to an electrode tab included in the electrode assembly and protruding outwardly of the battery case via the sealing portion, wherein the sealing portion is located at a portion other than a portion where the electrode lead is located. A gas discharge part is located, the gas discharge part is recessed toward the electrode assembly based on the sealing part, and an inner surface of the gas discharge part is located closer to the electrode assembly than an inner surface of the sealing part.
상기 가스 배출부의 외측면은 상기 실링부의 내측면보다 상기 전극 조립체에 인접하게 위치할 수 있다.An outer surface of the gas discharge unit may be positioned closer to the electrode assembly than an inner surface of the sealing unit.
상기 가스 배출부의 실링 강도는 상기 실링부의 실링 강도보다 작을 수 있다.A sealing strength of the gas discharge unit may be smaller than a sealing strength of the sealing unit.
상기 가스 배출부는 상기 실링부의 실링 강도를 기준으로 40% 이상 내지 90% 이하의 실링 강도를 가질 수 있다.The gas discharge unit may have a sealing strength of 40% or more to 90% or less based on the sealing strength of the sealing unit.
상기 가스 배출부의 두께는 상기 실링부의 두께와 동일하거나 이보다 작을 수 있다.A thickness of the gas discharge unit may be equal to or smaller than a thickness of the sealing unit.
상기 가스 배출부는 상기 전극 리드와 이격되어 위치할 수 있다.The gas discharge unit may be positioned to be spaced apart from the electrode lead.
상기 가스 배출부의 외측면과 상기 실링부 사이의 공간은 상기 전지 셀 외부를 향해 개방되어 있을 수 있다.A space between an outer surface of the gas outlet and the sealing portion may be open toward the outside of the battery cell.
상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 더 포함할 수 있다.The electrode lead may further include a lead film positioned at a portion corresponding to the sealing portion in at least one of the upper and lower portions of the electrode lead.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은 상기에서 설명한 전지 셀을 포함한다.A battery module according to another embodiment of the present invention includes the battery cell described above.
상기 전지 셀은 상기 가스 배출부가 바닥면에 인접한 방향으로 적층되어 있을 수 있다.The battery cells may be stacked in a direction in which the gas outlet is adjacent to a bottom surface.
상기 전지 셀은 상기 가스 배출부가 상기 전극 리드의 하측에 위치하는 방향으로 적층되어 있을 수 있다.The battery cells may be stacked in a direction in which the gas outlet is positioned below the electrode lead.
실시예들에 따르면, 본 발명은 실링부에 상기 전극 리드가 위치하는 부분을 제외한 부분에 위치하는 가스 배출부를 포함하는 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈로서, 전지 셀 내 가스가 유도된 방향으로 용이하게 배출되면서, 인접한 셀 간의 열전파를 지연시킬 수 있다. According to embodiments, the present invention is a battery cell including a gas discharge unit located in a portion other than a portion where the electrode lead is located in a sealing portion, and a battery module including the same, wherein the gas in the battery cell is easily induced in a direction. While being discharged, it is possible to delay the heat propagation between adjacent cells.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effect of the present invention is not limited to the above-mentioned effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings.
도 1은 비교예에 따른 전지 셀에 대한 상면도이다.
도 2는 도 1의 전지 셀 단부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 전지 셀 단부에서 가스가 배출되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 셀에 대한 상면도이다.
도 5는 도 4의 전지 셀 단부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 전지 셀 단부에서 가스가 배출되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 전지 셀 단부에 형성된 가스 배출부를 확대하여 나타낸 도면이다.1 is a top view of a battery cell according to a comparative example.
FIG. 2 is an enlarged view of an end portion of the battery cell of FIG. 1 .
FIG. 3 is a view showing a path through which gas is discharged from an end of the battery cell of FIG. 1 .
4 is a top view of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of an end portion of the battery cell of FIG. 4 .
FIG. 6 is a view showing a path through which gas is discharged from an end of the battery cell of FIG. 4 .
FIG. 7 is an enlarged view of a gas outlet formed at an end of a battery cell of FIG. 4 .
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to the shown bar. In the drawings, the thickness is shown enlarged to clearly express the various layers and regions. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when it is referred to as "planar image", it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as "cross-sectional image", it means when a cross section of the target part cut vertically is viewed from the side.
도 1은 비교예에 따른 전지 셀에 대한 상면도이다. 도 2는 도 1의 전지 셀 단부를 확대하여 나타낸 도면이다. 1 is a top view of a battery cell according to a comparative example. FIG. 2 is an enlarged view of an end portion of the battery cell of FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 비교예에 따른 전지 셀(10)은 전극 조립체(11)가 수납부(21)에 장착되고, 외주변이 밀봉된 구조의 실링부(25)를 포함하는 전지 케이스(20)를 포함한다. 또한, 종래의 전지 셀(10)은 실링부(25)를 경유하여 전지 케이스(20)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드(30)를 포함하며, 전극 리드(30)의 상하부와 실링부(25) 사이에는 리드 필름(40)이 위치한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
도 3은 도 1의 전지 셀 단부에서 가스가 배출되는 경로를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing a path through which gas is discharged from an end of the battery cell of FIG. 1 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지 셀(10) 내부의 가스 발생으로 인해 내압 상승 시, 비교예에 따른 전지 셀(10)은, 실링 강도가 가장 취약한 부분으로, 전극 리드(30)가 위치한 부분에 파단부(25V)가 형성될 수 있다. 여기서, 파단부(25V)는 전지 셀(10) 내압 상승에 의해 실링부(25)의 실링면이 벌어지거나 파열 또는 파단된 부분일 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , when the internal pressure rises due to gas generation inside the
다만, 비교예에 따른 전지 셀(10)의 경우, 전극 리드(30)가 위치하는 실링부(25)가 파손되는 문제가 있다. 또한, 전극 리드(30)가 위치한 부분은 인접한 전지 셀의 전극 리드와 매우 가깝게 위치하여, 파단부(25V)에서 배출되는 고온의 인화성 가스가 인접한 전지 셀을 빠르게 가열시킬 수 있다. 이에 따라, 비교예에 따른 전지 셀(10)을 포함하는 전지 모듈에서 전지 셀(10) 간의 열전파가 보다 쉽게 발생될 수 있는 문제가 있다. However, in the case of the
이와 더불어, 전지 셀(10)에서, 실링부(25)에서 실링 강도가 가장 취약한 부분이 전극 리드(30)가 위치한 부분이나, 파단부(25V)가 형성되기 위한 전지 셀(10)의 내압이 상대적으로 높아, 전지 셀(10) 내 가스 배출 시점이 지나치게 늦어질 수 있는 문제가 있다. In addition, in the
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 셀에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 셀의 양 단부 중 일 단부을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다른 단부인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.Hereinafter, a battery cell according to an embodiment of the present invention will be described. However, although description will be made based on one end of both ends of the battery cell, it is not necessarily limited thereto, and the other end may be described with the same or similar content.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 셀에 대한 상면도이다. 도 5는 도 4의 전지 셀 단부를 확대하여 나타낸 도면이다.4 is a top view of a battery cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of an end portion of the battery cell of FIG. 4 .
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 셀(100)은, 전극 조립체(110)가 수납부(210)에 장착되고, 외주변이 밀봉되어 있는 구조의 실링부(250)를 포함하는 전지 케이스(200); 전극 조립체(110)에 포함된 전극 탭(미도시됨)과 전기적으로 연결되고, 실링부(250)를 경유하여 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드(300); 및 전극 리드(300)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 실링부(250)에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름(400)을 포함한다.4 and 5, in the
전지 케이스(200)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 케이스(200)는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층, 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성될 수 있다. The
전극 조립체(110)는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체(110)는 양극, 음극, 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어질 수 있다. The
전극 리드(300)는 전극 조립체(110)에 포함된 전극 탭(미도시됨)과 전기적으로 연결되고, 실링부(250)를 경유하여 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 실링부(250)에 대응되는 부분에 위치한다. The
이에 따라, 리드 필름(400)은 실링부(250)와 함께 열 융착 또는 프레스 융착 시 전극 리드(300)에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the
도 6은 도 4의 전지 셀 단부에서 가스가 배출되는 경로를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 4의 전지 셀 단부에 형성된 가스 배출부를 확대하여 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view showing a path through which gas is discharged from an end of the battery cell of FIG. 4 . FIG. 7 is an enlarged view of a gas outlet formed at an end of a battery cell of FIG. 4 .
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)에서, 실링부(250)는 전극 리드(300)가 위치하는 부분을 제외한 부분에 위치한 가스 배출부(255)를 포함한다. 여기서, 가스 배출부(255)는 전지 셀(100) 내압 상승에 의해 실링부(250)의 실링면이 벌어지거나 파열 또는 파단된 부분일 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 , in the
보다 구체적으로, 전지 셀(100)의 상면 또는 하면을 기준으로, 가스 배출부(255)는 실링부(250)에서 전극 리드(300)의 양 측면 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 또한, 가스 배출부(255)는 실링부(250)에 위치하되, 전극 리드(300)와 이격되어 위치할 수 있다. More specifically, based on the upper or lower surface of the
일 예로, 가스 배출부(255)는 전극 리드(300)와 동일한 측면의 실링부(250)에 위치하되, 가스 배출부(255)는 실링부(250)에서 전극 리드(300)가 위치한 부분과 실링부(250)의 단부 사이에 위치할 수 있다. 특히, 실링부(250)에서, 가스 배출부(255)는 전극 리드(300)보다 실링부(250)의 단부에 인접하게 위치할 수 있다.For example, the
이에 따라, 도 6과 같이, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 배출되는 가스는 전극 리드(300)가 위치한 실링부(250) 부분으로 배출되지 않고, 전극 리드(300)가 위치하는 부분을 제외한 부분에 위치한 가스 배출부(255)를 통해 배출될 수 있다. 즉, 가스 배출부(255)는 전지 셀(100) 내압 상승 시 배출되는 가스의 배출 방향을 특정 방향으로 유도할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 6 , gas discharged when the internal pressure of the
도 5 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)에서, 가스 배출부(255)는 실링부(250)를 기준으로 전극 조립체(110)를 향해 만입되어 있을 수 있다. 다르게 말하면, 가스 배출부(255)는 실링부(250)를 기준으로 전극 리드(300)가 돌출되어 있는 방향의 반대 방향으로 만입되어 있을 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 7 , in the
도 7을 참조하면, 가스 배출부(255)는 실링부(250)의 외측면(B)을 기준으로, 전극 조립체(110)를 향해 만입되어 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 가스 배출부(255)는 실링부(250)의 내측면(A)을 기준으로 전극 조립체(110)를 향해 만입되어 있을 수 있다. Referring to FIG. 7 , the
여기서, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)은 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할수록 전지 셀(100)의 가스 배출 시점에서 요구되는 내압 정도가 줄어들 수 있다. 다르게 말하면, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)이 실링부(250)의 내측면(A)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할수록, 전지 셀(100)의 팽창 거동에 따라 가스 배출부(255)의 내측면(A’)에 보다 많은 압력이 가해질 수 있다. Here, as the inner surface (A′) of the
즉, 본 실시예와 같은 위치에 형성된 가스 배출부(255)를 통해 가스가 배출되는 경우, 전지 셀(100)의 가스 배출 시점에서 요구되는 내압 정도가 줄어들 수 있다. 특히, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)이 실링부(250)의 내측면(A)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할수록, 전지 셀(100)의 가스 배출 시점에서 요구되는 내압 정도는 점점 줄어들 수 있다. That is, when gas is discharged through the
일 예로, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)은 실링부(250)의 내측면(A)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할 수 있다. 다른 일 예로, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)은 상기 실링부의 내측면(A)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할 수 있다. 다른 일 예로, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)은 실링부(250)의 내측면(A)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치하면서, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)은 상기 실링부의 내측면보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할 수 있다. 여기서, 가스 배출부(255)의 내측면(A’)은 가스 배출부(255)의 외측면(B’)보다 전극 조립체(110)에 인접하게 위치할 수 있다.For example, the inner surface (A′) of the
다만, 가스 배출부(255)의 내측면(A’) 및 외측면(B’)의 위치는 실링부(250)의 이에 한정되는 것은 아니며, 실링부(250)의 내측면(A)보다 가스 배출부(255)가 전극 조립체(110)에 인접하게 위치하는 경우라면 본 실시예에 포함된다.However, the positions of the inner surface (A') and the outer surface (B') of the
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)의 내측면(A’) 및 외측면(B’)의 위치를 실링부(250)의 내측면(A)을 기준으로 조정하여, 가스 배출부(255)를 통해 전지 셀(100) 내부의 가스가 배출되는 시점을 조절할 수 있다. Accordingly, in the
또한, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 공간은 전지 셀(100) 외부를 향해 개방되어 있을 수 있다. 다르게 말하면, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 공간은 열 융착 또는 프레스 융착 시 융착되지 않은 부분일 수 있다. In addition, a space between the outer surface (B′) of the
도 5 및 도 7을 참조하면, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 공간은, 가스 배출부(255)가 실링부(250)를 기준으로 만입된 부분의 제1 폭(d1)과 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250)의 외측면(B) 사이의 제2 폭(d2)을 가질 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 7 , the space between the outer surface (B′) of the
가스 배출부(255)는 제1 폭(d1)을 조절함에 따라, 가스 배출 정도를 조절할 수 있다. 일 예로, 가스 배출부(255)는 제1 폭(d1)이 상대적으로 작을수록 가스 배출 정도를 줄일 수 있고, 제1 폭(d1)이 상대적으로 클수록 가스 배출 정도를 늘릴 수 있다. The
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 제1 폭(d1)을 조절함에 따라, 가스 배출부(255)를 통해 전지 셀(100) 내부의 가스가 배출되는 정도를 조절할 수 있다. Accordingly, the
이와 달리, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 제1 폭(d1)이 지나치게 작거나 큰 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승에 따른 가스 배출 정도가 지나치게 작아 가스 배출 효율이 떨어지거나, 지나치게 커서 인접한 전지 셀(100) 간의 열전파에 따른 발화 및 폭발을 방지하기 어려울 수 있다.In contrast, when the first width d1 between the outer surface B' of the
또한, 가스 배출부(255)는 제2 폭(d2)을 조절함에 따라, 가스 배출 시점을 조절할 수 있다. 일 예로, 가스 배출부(255)는 제2 폭(d2)이 상대적으로 작을수록 가스 배출 시점이 늦어질 수 있고, 제2 폭(d2)이 상대적으로 클수록 가스 배출 시점이 빨라질 수 있다.In addition, the
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250)의 외측면(B) 사이의 제2 폭(d2)를 조절함에 따라, 가스 배출부(255)를 통해 전지 셀(100) 내부의 가스가 배출되는 정도 및/또는 시점을 조절할 수 있다. Accordingly, the
이와 달리, 가스 배출부(255)의 외측면(B’)과 실링부(250) 사이의 제2 폭(d2)이 지나치게 작거나 큰 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승에 따른 가스 배출 시점이 지나치게 빨라 전지 셀(100)의 사용 기간이 매우 짧아지거나, 지나치게 느려서 인접한 전지 셀(100) 간의 열전파에 따른 발화 및 폭발을 방지하기 어려울 수 있다.In contrast, when the second width d2 between the outer surface B′ of the
또한, 가스 배출부(255)의 실링 강도는 실링부(250)의 실링 강도보다 작을 수 있다. 상기 실링 강도는 가스 배출부(255) 또는 실링부(250)가 파단되기 위해 필요한 압력의 크기로 정의될 수 있다.Also, the sealing strength of the
여기서, 가스 배출부(255)는 실링부(250)의 실링 강도를 기준으로 40% 이상 내지 90% 이하의 실링 강도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 가스 배출부(255)는 실링부(250)의 실링 강도를 기준으로 43% 이상 내지 89% 이하의 실링 강도를 가질 수 있다. 일 예로, 가스 배출부(255)는 실링부(250)의 실링 강도를 기준으로 45% 이상 내지 87% 이하의 실링 강도를 가질 수 있다. 여기서, 실링부(250)의 실링 강도는 전극 리드(300)가 위치한 부분의 실링부(250)의 실링 강도를 의미할 수 있다.Here, the
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)은, 가스 배출부(255)의 실링 강도가 상술한 범위 내에 포함되는 실링 강도를 가져, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 실링부(250)가 아닌 가스 배출부(255)를 통해 가스가 배출될 수 있다. Accordingly, the
이와 달리, 가스 배출부(255)의 실링 강도가 40% 미만인 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승에 따른 가스 배출 시점이 지나치게 빠르게 되어, 전지 셀(100)의 사용 기간이 매우 짧아지는 문제가 있다. 또한, 가스 배출부(255)의 실링 강도가 90% 초과인 경우, 가스 배출 시점이 지나치게 느리게 되어, 인접한 전지 셀(100) 간의 열전파에 따른 발화 및 폭발을 방지하기 어려울 수 있다. On the other hand, when the sealing strength of the
또한, 본 실시예에서, 가스 배출부(255)의 두께는 실링부(250)의 두께와 동일하거나 이보다 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 가스 배출부(255)의 두께가 실링부(250)의 두께보다 작아질수록, 가스 배출부(255)의 실링 강도는 실링부(250)의 실링 강도보다 작아질 수 있다. 일 예로, 도 5 내지 도 7과 같이, 가스 배출부(255)의 두께는 실링부(250)의 두께보다 작을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 가스 배출 시점을 고려하여 가스 배출부(255)의 두께는 적절히 조절될 수 있다.Also, in this embodiment, the thickness of the
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)의 두께를 실링부(250)의 두께를 기준으로 조정하여, 가스 배출부(255)를 통해 전지 셀(100) 내부의 가스가 배출되는 시점을 조절할 수 있다. Accordingly, the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은 상기에서 설명한 전지 셀(100)을 포함한다. 특히, 상기 전지 모듈에서, 전지 셀(100)은 전극 리드(300)가 위치하지 않은 측면이 바닥면에 닿는 방향으로 적층되어 있을 수 있다. 여기서, 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)가 바닥면에 인접한 방향으로 적층되어 있을 수 있다. 이 때, 전지 셀(100)은 가스 배출부(255)가 전극 리드(300)의 하측에 위치하는 방향으로 적층되어 있을 수 있다. A battery module according to another embodiment of the present invention includes the
이에 따라, 본 실시예에서, 전지 셀(100)의 가스 배출부(255)는 바닥면에 인접하게 위치하여, 전지 셀(100) 내압 상승 시 가스 배출부(255)를 통해 배출되는 가스는 바닥면을 향해 배출될 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 일부 전지 셀(100)에서 배출되는 가스가 바닥면을 향해 배출되어, 전지 셀(100)에서 배출된 고온의 인화성 가스가 인접한 전지 셀(100)에 가하는 손상을 최소화할 수 있고, 인접한 전지 셀(100)에 대한 열전파 또한 효과적으로 지연시킬 수 있다. Accordingly, in the present embodiment, the
이하에서는, 보다 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 내용을 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the content of the present invention will be described through more specific examples, but the following examples are intended to illustrate the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1> <Example 1>
양극, 음극 순으로 교대로 적층하되, 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 개재된 전극 조립체를 전지 케이스에 수납한 상태에서, 상기 전지 케이스의 외면을 실링한 전지 셀을 제조하였다. A battery cell was manufactured in which the outer surface of the battery case was sealed in a state in which an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode were alternately stacked in order and a separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode was housed in a battery case.
여기서, 전극 리드가 위치한 실링부에서, 전극 리드가 위치한 부분을 제외한 부분에 가스 배출부를 형성하였다. 특히, 상기 가스 배출부는, 도 5 내지 도 7의 전지셀과 같이, 상기 실링부의 외측면을 기준으로 상기 전지 케이스의 내부를 향해 만입되어 있다.Here, in the sealing part where the electrode lead is located, the gas discharge unit is formed in a portion other than the portion where the electrode lead is located. In particular, the gas discharge part is recessed toward the inside of the battery case based on the outer surface of the sealing part, like the battery cells of FIGS. 5 to 7 .
<실시예 2><Example 2>
상기 실시예 1에서, 상기 가스 배출부는 실시예 1의 가스 배출부가 만입되어 있는 깊이의 1.38배의 깊이로, 상기 실링부의 외측면을 기준으로 상기 전지 케이스의 내부를 향해 만입되어 있다. 이 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지 셀을 제조하였다.In Example 1, the gas discharge part is recessed toward the inside of the battery case with respect to the outer surface of the sealing part at a depth of 1.38 times the depth at which the gas discharge part of Example 1 is recessed. A battery cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except for this point.
<실험예- 벤팅 시점의 실링 강도 측정> <Experimental Example- Measurement of sealing strength at the time of venting>
실시예 1 및 실시예 2의 전지 셀에 대하여, CAE(Computer-Aided Engineering) 시뮬레이션을 이용하여, 각 전지 셀에서의 실링부에서 파단이 발생되는 시점을 확인하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다. 여기서, 벤팅 시점의 실링 강도는 전극 리드가 위치한 부분의 실링부의 실링 강도 대비 가스 배출부가 위치한 부분의 실링 강도를 의미할 수 있다.For the battery cells of Examples 1 and 2, the time point at which breakage occurred in the sealing portion of each battery cell was confirmed using CAE (Computer-Aided Engineering) simulation, and the results are shown in Table 1 . Here, the sealing strength at the time of venting may mean the sealing strength of the portion where the gas discharge unit is located compared to the sealing strength of the sealing portion where the electrode lead is located.
<실험 결과 분석> <Analysis of test results>
표 1 및 도 5 내지 7을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2와 같이, 실링부(250)에 가스 배출부(255)가 포함되어 있는 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 실링부(250)가 아닌 가스 배출부(255)가 파단되게 되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2에서, 가스 배출부(255)의 파단이 발생되는 시점의 실링 강도는 각각 85% 및 49%로, 전극 리드(300)가 위치한 부분의 실링부(250)의 실링 강도에 비해 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1 and FIGS. 5 to 7, as in Example 1 and Example 2, when the
이에 따라, 실시예 1 및 실시예 2와 같이, 실링부(250)에 가스 배출부(255)를 포함하는 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 가스가 벤팅되는 시점의 실링 강도가 상대적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 가스 배출부(255)가 없는 비교예의 전지셀(10)보다 신속하게 가스를 외부로 배출시킬 수 있다. Accordingly, when the
특히, 실시예 1와 실시예 2를 비교할 때, 실시예 2와 같이 가스 배출부(255)가 만입되어 있는 깊이가 실시예 1의 깊이보다 큰 경우, 가스 배출부(255)가 파단되는 시점의 실링 강도가 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다.In particular, when comparing Example 1 and Example 2, when the depth at which the
이에 따라, 실시예 2와 같이, 가스 배출부(255)가 만입되어 있는 깊이가 클수록, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 가스가 벤팅되는 시점의 실링 강도가 보다 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 2와 같이, 가스 배출부(255)의 만입되어 있는 깊이가 클수록, 전지 셀(100)의 내압 상승 시 보다 신속하게 가스를 외부로 배출시킬 수 있다.Accordingly, as in Example 2, it can be confirmed that the greater the depth at which the
한편, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수 있다. Meanwhile, one or more battery modules according to the present embodiment may be packaged in a pack case to form a battery pack.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다. The battery module described above and the battery pack including the battery module may be applied to various devices. Such devices may be applied to means of transportation such as electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, etc., but the present invention is not limited thereto and is applicable to various devices capable of using a battery module and a battery pack including the same, which is also applicable to the present invention. Belongs to the scope of the right of invention.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It falls within the scope of the right of invention.
100: 전지 셀
110: 전극 조립체
200: 전지 케이스
210: 수납부
250: 실링부
255: 가스 배출부
300: 전극 리드
400: 리드 필름100: battery cell
110: electrode assembly
200: battery case
210: storage unit
250: sealing part
255: gas outlet
300: electrode lead
400: lead film
Claims (11)
상기 전극 조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드를 포함하고,
상기 실링부는 상기 전극 리드가 위치하는 부분을 제외한 부분에 위치하는 가스 배출부를 포함하고,
상기 가스 배출부는 상기 실링부를 기준으로 상기 전극 조립체를 향해 만입되어 있고,
상기 가스 배출부의 내측면은 상기 실링부의 내측면보다 상기 전극 조립체에 인접하게 위치하는 전지 셀.a battery case including a sealing part having an outer periphery sealed in which the electrode assembly is mounted in the housing part; and
An electrode lead electrically connected to an electrode tab included in the electrode assembly and protruding outward of the battery case via the sealing portion,
The sealing part includes a gas discharge part located in a part other than the part where the electrode lead is located,
The gas discharge portion is recessed toward the electrode assembly based on the sealing portion,
An inner surface of the gas discharge unit is positioned closer to the electrode assembly than an inner surface of the sealing unit.
상기 가스 배출부의 외측면은 상기 실링부의 내측면보다 상기 전극 조립체에 인접하게 위치하는 전지 셀. In paragraph 1,
An outer surface of the gas discharge part is positioned closer to the electrode assembly than an inner surface of the sealing part.
상기 가스 배출부의 실링 강도는 상기 실링부의 실링 강도보다 작은 전지 셀.In paragraph 1,
The battery cell of claim 1 , wherein the sealing strength of the gas discharge unit is smaller than the sealing strength of the sealing unit.
상기 가스 배출부는 상기 실링부의 실링 강도를 기준으로 40% 이상 내지 90% 이하의 실링 강도를 가지는 전지 셀.In paragraph 3,
The battery cell of claim 1 , wherein the gas discharge unit has a sealing strength of 40% or more to 90% or less based on the sealing strength of the sealing unit.
상기 가스 배출부의 두께는 상기 실링부의 두께와 동일하거나 이보다 작은 전지 셀.In paragraph 4,
A battery cell in which the thickness of the gas discharge part is equal to or smaller than the thickness of the sealing part.
상기 가스 배출부는 상기 전극 리드와 이격되어 위치하는 전지 셀.In paragraph 1,
The battery cell of the battery cell in which the gas discharge part is located spaced apart from the electrode lead.
상기 가스 배출부의 외측면과 상기 실링부 사이의 공간은 상기 전지 셀 외부를 향해 개방되어 있는 전지 셀.In paragraph 1,
A battery cell in which a space between an outer surface of the gas discharge part and the sealing part is open toward the outside of the battery cell.
상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 더 포함하는 전지 셀.In paragraph 1,
The battery cell further comprising a lead film positioned at a portion corresponding to the sealing portion in at least one of the upper and lower portions of the electrode lead.
상기 전지 셀은 상기 가스 배출부가 바닥면에 인접한 방향으로 적층되어 있는 전지 모듈.In paragraph 9,
The battery module of claim 1 , wherein the battery cells are stacked in a direction adjacent to a bottom surface of the gas outlet.
상기 전지 셀은 상기 가스 배출부가 상기 전극 리드의 하측에 위치하는 방향으로 적층되어 있는 전지 모듈.
In paragraph 10,
The battery module of claim 1 , wherein the battery cells are stacked in a direction in which the gas discharge portion is located below the electrode lead.
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