KR20230065468A - Case for battery comprising colored layer and secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염료층을 포함하는 전지용 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로 염료층을 포함하여 전지용 케이스의 크랙 등의 불량을 외관 상으로 검출이 가능한 전지용 케이스 및 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery case including a dye layer and a secondary battery including the same, and more particularly, to a battery case and a secondary battery including a dye layer and capable of visually detecting defects such as cracks in the battery case. .
전기 자동차, 휴대용 전자 장치 등의 기술 발전에 따라 에너지원으로 리튬 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다. Demand for lithium secondary batteries as an energy source is rapidly increasing with the development of technologies such as electric vehicles and portable electronic devices.
리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형태에 따라 원통형, 각형, 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 이 중에서 파우치형 이차 전지는 고분자 소재의 실런트층, 금속 소재의 배리어층 및 상기 배리어층을 보호하는 기재층으로 이루어진 전지 케이스를 성형하여 파우치를 제조하고, 상기 파우치의 컵부에 전극 조립체 및 전해질을 수납한 후 밀봉하여 제조된다. Lithium secondary batteries may be classified into cylindrical, prismatic, and pouch-type secondary batteries according to the shape of the battery case. Among them, the pouch-type secondary battery manufactures a pouch by molding a battery case composed of a sealant layer of polymer material, a barrier layer of metal material, and a substrate layer protecting the barrier layer, and the electrode assembly and electrolyte are stored in the cup portion of the pouch. and then sealed.
제조된 상기 파우치형 이차 전지에 대해서는 정상 제품과 불량 제품을 구분하여 정상 제품의 경우 출하하게 되고 불량 제품의 경우 폐기하거나 재상산하는 과정을 거치게 된다.For the manufactured pouch-type secondary battery, normal products and defective products are classified, and normal products are shipped, and defective products are discarded or re-produced.
상기 불량 제품에는 다양한 유형이 있으나, 그 중에서도 전지용 케이스에 크랙 등과 같은 기계적 결함이 발생되어 파우치형 이차 전지가 정상적으로 작동하지 않는 경우가 발생한다. 구체적인 예시로서, 상기 전지용 케이스에 크랙이 발생되어 배리어층이 손상되는 경우 전지 외부의 이물질, 공기, 또는 수분 등이 전지 내부로 유입되어 전극 조립체나 전해질과 같은 내용물을 산화시켜 제 기능을 할 수 없도록 손상시킨다.There are various types of defective products, but among them, mechanical defects, such as cracks, occur in a battery case and the pouch-type secondary battery does not operate normally. As a specific example, when a crack occurs in the battery case and the barrier layer is damaged, foreign matter, air, or moisture from outside the battery flows into the battery and oxidizes contents such as the electrode assembly or electrolyte so that it cannot function properly. damage
상기와 같이 손상된 불량 제품을 검출하기 위하여 관찰자가 상기 전지용 케이스의 외관상 불량을 판단하는 공정을 거치게 되는데, 크랙과 같은 기계적 결함은 크기가 매우 작기 때문에 외관상 불량 제품을 검출하기가 쉽지 않은 문제가 있다.In order to detect defective products damaged as described above, an observer goes through a process of determining defects in appearance of the battery case. Since mechanical defects such as cracks are very small in size, it is not easy to detect defective products in appearance.
또한, 복수 개의 상기 파우치형 이차 전지를 포함하는 전지 모듈이나 전지 팩을 제조하여 실사용하는 경우, 상기 전지 모듈이나 전지 팩은 컨테이너 내부와 같은 빛이 거의 없는 환경에 있기 때문에 각각의 파우치형 이차 전지에 결함이 존재하는지 여부를 검출하기가 쉽지 않은 문제가 있다.In addition, when a battery module or battery pack including a plurality of pouch-type secondary batteries is manufactured and used in practice, since the battery module or battery pack is in an environment with little light such as inside a container, each pouch-type secondary battery There is a problem in that it is not easy to detect whether there is a defect or not.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 염료층을 포함하는 전지용 케이스의 크랙 등의 불량을 외관 상으로 검출이 가능한 전지용 케이스 및 이차 전지를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, it is intended to provide a battery case and a secondary battery capable of visually detecting defects such as cracks in a battery case including a dye layer.
본 발명의 일 실시예에서는, 실런트층; 상기 실런트층 상에 배치된 배리어층; 상기 배리어층 상에 배치된 기재층; 및 상기 실런트층과 상기 배리어층 사이에 배치되는 염료층;을 포함하는, 전지용 케이스를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the sealant layer; a barrier layer disposed on the sealant layer; a substrate layer disposed on the barrier layer; and a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서는, 전극 조립체; 전해질; 및 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수용하는 상기 전지용 케이스;를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.In addition, in another embodiment of the present invention, the electrode assembly; electrolytes; and a battery case accommodating the electrode assembly and the electrolyte.
본 발명에 따른 전지용 케이스는 실런트층과 배리어층 사이에 배치되는 염료층을 포함함으로써 관찰자가 상기 전지용 케이스나 이차 전지의 불량을 외관상 용이하게 검출하는 것이 가능하다.The battery case according to the present invention includes a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer, so that an observer can easily detect defects in the battery case or the secondary battery visually.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전지용 케이스는 실런트층과 배리어층 사이에 배치되는 염료층을 포함함으로써, 상기 관찰자는 상기 배리어층의 일부가 소실되어 이물질이나 공기, 수분 등이 이차 전지 내부로 유입될 수 있는 중대한 결함을 갖는 전지용 케이스 또는 이차 전지를 보다 용이하게 검출하는 것이 가능하다.More specifically, the battery case according to the present invention includes a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer, so that the observer may be aware that a part of the barrier layer is lost and foreign substances, air, moisture, etc. are introduced into the secondary battery. It is possible to more easily detect battery cases or secondary batteries having potential serious defects.
또한, 본 발명에 따른 전지용 케이스의 염료층이 형광 염료를 포함함으로써 상기 전지용 케이스 또는 이차 전지가 컨테이너와 같은 빛이 없는 환경에 있는 경우에도 관찰자에 의해 상기 전지용 케이스 또는 이차 전지의 불량 여부를 용이하게 검출하는 것이 가능하다.In addition, since the dye layer of the battery case according to the present invention contains a fluorescent dye, even when the battery case or secondary battery is in a lightless environment such as a container, an observer can easily determine whether the battery case or secondary battery is defective. it is possible to detect
또한, 본 발명에 따른 전지용 케이스의 염료층이 실리카겔을 포함함으로써, 상기 전지용 케이스에 크랙과 같은 기계적 결함이 발생되는 경우 상기 염료층의 상기 실리카겔이 수분을 흡수하여 배리어층, 실런트층, 전극 조립체 또는 전해질과 같은 내용물이 산화하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, since the dye layer of the battery case according to the present invention includes silica gel, when a mechanical defect such as a crack occurs in the battery case, the silica gel of the dye layer absorbs moisture to form a barrier layer, a sealant layer, an electrode assembly or It is possible to effectively prevent contents such as an electrolyte from being oxidized.
명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 케이스의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전지용 케이스에 크랙이 발생하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.The following drawings attached to the specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a view schematically showing a cross section of a battery case according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a case in which a crack occurs in the battery case of FIG. 1 .
3 is a diagram schematically illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 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 terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
<전지용 케이스><Battery case>
본 발명에 따른 전지용 케이스는 이차 전지에 이용되는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 파우치형 이차 전지용 케이스일 수 있다.The battery case according to the present invention may be used for a secondary battery, and more specifically, may be a pouch-type secondary battery case.
본 발명에 따른 전지용 케이스는, 실런트층; 상기 실런트층 상에 배치된 배리어층; 상기 배리어층 상에 배치된 기재층; 및 상기 실런트층과 상기 배리어층 사이에 배치되는 염료층;을 포함할 수 있다.A battery case according to the present invention includes a sealant layer; a barrier layer disposed on the sealant layer; a substrate layer disposed on the barrier layer; and a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer.
상기 전지용 케이스가 상기 실런트층과 상기 배리어층 사이에 배치되는 염료층을 포함함으로써, 상기 전지용 케이스의 외관에 크랙 등과 같은 불량이 발생하는 경우 관찰자는 상기 염료층을 육안으로 용이하게 감지할 수 있다.Since the battery case includes a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer, an observer can easily detect the dye layer with the naked eye when defects such as cracks occur in the exterior of the battery case.
구체적으로, 전지용 케이스의 내부에 수납되는 전극 조립체를 외부 환경으로부터 보호하기 위해서 배리어층의 역할이 중요한 것으로 알려져 있다. 배리어층은 일반적으로 금속을 포함하며, 전지용 케이스의 외부로부터 내부로 들어올 수 있는 이물질이나 수분 등을 차단하는 역할을 한다. 상기 배리어층이 손상되면 상기 이물질이나 수분 등이 상기 전지용 케이스 내부로 유입되어 상기 전극 조립체 또는 전해질 등의 특성에 악영향을 미치게 된다. 따라서, 최종 제품으로서 파우치형 이차 전지를 제공하기 이전에, 상기 전지용 케이스의 배리어층의 손상 여부를 미리 감지하여 불량임을 판별하는 것이 중요하다.Specifically, it is known that the role of the barrier layer is important in order to protect the electrode assembly accommodated inside the battery case from the external environment. The barrier layer generally includes a metal and serves to block foreign substances or moisture that may enter the battery case from the outside to the inside. When the barrier layer is damaged, the foreign matter or moisture is introduced into the battery case and adversely affects characteristics of the electrode assembly or the electrolyte. Therefore, before providing a pouch-type secondary battery as a final product, it is important to detect whether or not the barrier layer of the battery case is damaged in advance to determine whether or not it is defective.
본 발명에 따른 전지용 케이스는 실런트층과 배리어층 사이에 배치되는 염료층을 포함하므로, 실런트층, 염료층, 배리어층, 및 기재층 중에서 상대적으로 전지용 케이스의 외부에 배치되는 상기 배리어층 및 상기 기재층에 크랙 등이 발생되는 경우, 상기 배리어층의 바로 아래 쪽에 배치되는 상기 염료층이 외부로 노출되므로 관찰자가 상기 배리어층에 중대한 손상이 발생했다는 사실을 육안으로 용이하게 감지하는 것이 가능하다.Since the battery case according to the present invention includes a dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer, the barrier layer and the base material relatively disposed outside the battery case among the sealant layer, the dye layer, the barrier layer, and the substrate layer. When cracks occur in the layer, since the dye layer disposed immediately below the barrier layer is exposed to the outside, it is possible for an observer to easily detect with the naked eye that serious damage has occurred in the barrier layer.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same numerals may have the same numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings for the same components. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 케이스의 단면을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a battery case according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지용 케이스(100)는, 실런트층(110), 상기 실런트층(110) 상에 배치된 배리어층(120), 상기 배리어층(120) 상에 배치된 기재층(130), 및 상기 실런트층(110)과 상기 배리어층(120) 사이에 배치되는 염료층(140)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
상기 실런트층(110)은 상기 전지용 케이스(100)의 가장 안쪽에 배치되는 내부층일 수 있다. 상기 실런트층(110)은 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 실런트층은 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌프로필렌 공중합체; 폴리프로필렌-부티렌-에틸렌 삼원공중합체; 폴리에틸렌과 아크릴산의 공중합체; 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체;로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 실런트층은 폴리프로필렌(PP: PolyPropylene)을 포함할 수 있다. 상기 실런트층이 상기 폴리올레핀계 수지를 포함함으로써, 전지용 케이스(100)의 절연 특성이 향상될 수 있다.The
상기 배리어층(120)은 상기 실런트층(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 배리어층(120)은 기계적 강도를 유지하며 전지용 케이스(100)의 외부 구조를 형성할 수 있다. 상기 배리어층(120)은 상기 전지용 케이스(100)의 강도 향상 외에 수분, 산소, 빛의 진입을 막아 전극 조립체(미도시)나 전해질(미도시)과 같은 내용물을 보호하는 역할을 할 수 있다.The
상기 배리어층(120)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 배리어층(120)은 예를 들어, 알루미늄(Al); 철(Fe); 크롬(Cr)과 망간(Mn)의 합금; 및 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금;으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다. 상기 배리어층(120)이 상기 금속을 포함함으로써 기계적 강도가 향상되므로, 상기 전지 케이스(100) 내부에 수납되는 상기 내용물을 더욱 효과적으로 보호할 수 있다.The
상기 배리어층(120)의 두께는 30 ㎛ 내지 70 ㎛일 수 있으며, 구체적으로 35 ㎛ 내지 65 ㎛일 수 있고, 더욱 구체적으로 40 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있다. 상기 배리어층(120)의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 전지용 케이스(100)의 외부로부터 수분, 산소, 빛의 진입을 막아 내용물을 적절하게 보호할 수 있고, 상기 내용물을 수납하는 공간을 형성하기 위하여 상기 전지용 케이스(100)를 성형할 때 상기 전지용 케이스(100)의 성형성이 향상되어 외관이 찌그러지거나 손상되는 것이 방지될 수 있으며, 전지용 케이스(100)의 전체 두께가 적절한 수준으로 조절되어 이차 전지의 단위 부피당 용량이 최대로 확보될 수 있다.The
상기 기재층(130)은 상기 전지용 케이스(100)의 가장 바깥쪽에 배치되어 상기 배리어층(120), 상기 염료층(140), 상기 실런트층(140), 및 내용물을 보호하는 역할을 할 수 있다.The
상기 기재층(130)은 단수 또는 복수 개의 층을 포함할 수 있다. 상기 기재층(130)이 복수 개의 층을 포함하는 경우, 상기 기재층(130)은 상기 배리어층(120), 상기 염료층(140), 상기 실런트층(140), 및 내용물을 이물질이나 수분, 산소, 빛 등으로부터 더욱 효과적으로 보호할 수 있다.The
구체적인 예시로서, 상기 기재층(130)은 예를 들어, 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 나일론; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE); 및 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE);으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다. 상기 기재층(130)이 상기와 같은 물질을 포함함으로써, 상기 전지용 케이스(100)의 절연 특성이 향상될 수 있다.As a specific example, the
다른 예시로서, 상기 기재층(130)은 제1층(131) 및 제2층(133)을 포함하며, 상기 제1층(131)은 나일론을 포함하고, 상기 제2층(133)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다. 상기 제1층(131)이 나일론을 포함하고, 상기 제2층(133)이 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함함으로써, 상기 전지용 케이스(100)의 절연 특성이 더욱 향상될 수 있으며, 상기 제1층(131)과 전해질이 반응하여 부산물이 발생되는 현상이 상기 제2층(133)에 의해 방지될 수 있다.As another example, the
상기 제1층(131)의 두께는 10 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있고, 바람직하게 12 ㎛ 내지 25 ㎛일 수 있다. 상기 제1층(131)의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 전지용 케이스(100)의 절연 특성이 확보될 수 있다.The thickness of the
상기 제2층(133)의 두께는 10 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있고, 바람직하게 12 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 상기 제2층(133)의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 제2층(133)에 의해 상기 제1층(131)과 전해질과의 부반응이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.The
상기 염료층(140)은 상기 실런트층(110)과 상기 배리어층(120) 사이에 배치될 수 있다. 상기 염료층(140)이 상기 실런트층(110)과 상기 배리어층(120) 사이에 배치됨으로써, 상기 배리어층(120)에 결함이 발생되는 경우 상기 염료층으로부터 염료가 누출되어 관찰자가 상기 배리어층(120)에 결함이 있음을 용이하게 감지할 수 있다.The
상기 염료층(140)의 역할에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.The role of the
구체적으로, 전지용 케이스(100)가 전극 조립체 또는 전해질과 같은 내용물을 외부 이물질이나 수분, 공기로부터 보호함에 있어서, 배리어층(120)의 역할이 중요하다. 배리어층(120)은 강도가 높고 수분 및 공기 차단성이 높은 물질을 포함하기 때문에, 배리어층(120)은 다른 층들에 비해 전극 조립체 또는 전해질과 같은 내용물을 보호하는데 가장 큰 역할을 하게 된다.Specifically, the role of the
도 2를 참조하면, 전지용 케이스(100)에 크랙이 발생되는 경우를 상정할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a case in which a crack occurs in the
전지용 케이스(100)에 제1 크랙(C1)이 발생되는 경우, 제1 크랙(C1)에 의해 상기 기재층(130)의 일부가 소실될 수 있다. 이에 따라, 상기 기재층(130)의 바로 아래에 배치된 배리어층(120)이 상기 전지용 케이스(100)의 외부로 노출될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 상기 전지용 케이스(100)는 배리어층(120)이 소실되지 않았기 때문에 전극 조립체 또는 전해질과 같은 내용물을 보호하는 기능에는 별다른 영향이 없다고 판단할 수 있다. 또한, 상기 기재층(130)이 소실된 경우 간단한 공정을 통해 상기 전지용 케이스(100)의 외관을 복원할 수 있기 때문에, 제1 크랙(C1)에 의한 손상을 가진 전지용 케이스(100)는 복원 공정을 통한 재생이 가능하다.When a first crack C1 is generated in the
다른 예시로서, 전지용 케이스(100)에 제2 크랙(C2)이 발생되는 경우, 제2 크랙(C2)에 의해 상기 기재층(130) 및 상기 배리어층(120)의 일부가 소실될 수 있다. 이에 따라, 상기 기재층(130)뿐만 아니라 상기 기재층(130) 바로 아래에 배치된 상기 배리어층(120) 및 상기 배리어층(120)의 바로 아래에 배치된 상기 염료층(140)이 외부로 노출될 수 있다. 이러한 경우, 상기 배리어층(120)의 소실로 인하여 외부 이물질이나 공기, 산소 등과 같이 이차 전지의 기능에 악영향을 주는 요소들이 이차 전지 내부로 유입될 수 있다. 또한, 상기 배리어층(120)이 소실되면, 상기 기재층(130)이 소실되는 경우와는 달리 손상되지 않은 새로운 배리어층(120)을 삽입하는 방법 외에는 복원이 불가능하다. 따라서, 전지용 케이스(100)에 제2 크랙(C2)이 발생되는 경우에는 상기 전지용 케이스(100)를 재생 불가능한 케이스로 판단하고 폐기하여야 할 필요성이 있다. 본 발명에 따른 전지용 케이스(100)에 의하면, 염료층(140)이 상기 배리어층(120) 바로 아래에 배치됨으로써 관찰자가 상기 전지용 케이스(100)의 중대한 결함이 발생되었음을 파악하고 이를 불량으로 용이하게 감지할 수 있다.As another example, when the second crack C2 occurs in the
상기 염료층(140)의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있고, 구체적으로 3 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 염료층(140)의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 전지용 케이스(100) 성형 시에 상기 염료층(140)에서 염료가 누출되는 것이 방지될 수 있으며, 상기 염료층(140)에 의해 상기 전지용 케이스(100)의 물리적 특성이 변화되지 않으면서, 상기 전지용 케이스(100) 전체의 두께가 과도하게 두꺼워지지 않으면서도 상기 전지용 케이스(100)가 이물질, 수분, 또는 공기를 차단하는 기능에는 영향이 없을 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염료층(140)은 형광 염료를 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the
상기 전지용 케이스(100) 및 이를 포함하는 이차 전지의 불량 검사는 암실에서 진행될 수 있다. 특히, 상기 이차 전지가 복수 개 포함하는 이차 전지 모듈이나 이차 전지 팩의 형태로 제조되어 실사용되고 있는 경우, 상기 불량 검사는 컨테이너 내부와 같이 빛이 거의 없는 환경에서 진행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 염료층(140)이 형광 염료를 포함함으로써, 상기와 같은 환경에서도 상기 전지용 케이스(100)의 배리어층(120)이 소실되는 것과 같은 중대한 결함이 관찰자에 의해 용이하게 감지될 수 있다.A defect inspection of the
상기 형광 염료는, 예를 들어, 염화 코발트 및 메틸 바이올렛으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다. 상기 형광 염료가 상기와 같은 물질을 포함함으로써, 상기와 같은 빛이 거의 없는 환경에서도 상기 전지용 케이스(100)의 배리어층(120)이 소실되는 것과 같은 중대한 결함이 관찰자에 의해 용이하게 감지될 수 있다. The fluorescent dye may include, for example, at least one selected from the group consisting of cobalt chloride and methyl violet. Since the fluorescent dye includes the above material, a serious defect such as loss of the
또한, 상기 염료층(140)은 형광 염료 및 실리카겔을 포함할 수 있다. 상기 염료층(140)이 상기 실리카겔을 포함함으로써, 전지용 케이스(100)에 크랙이 발생하여 상기 상기 염료층(140)이 외부로 노출되는 경우 상기 실리카겔이 수분을 흡수하여 상기 배리어층(120)의 산화를 방지하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라 상기 배리어층(120)과 전극 조립체 및 전해질과 같은 전지용 케이스(100) 내부의 내용물의 손상이 저감될 수 있다. In addition, the
또한, 상기 염료층(140)이 형광 염료 및 실리카겔을 포함하는 실시예에 있어서, 상기 배리어층(120)이 소실되는 경우에 상기 형광 염료에 의해 염색된 실리카겔이 전지용 케이스(100)의 외부로 유출되어 빛이 거의 없는 환경에서도 상기 배리어층(120)이 소실되는 것과 같은 중대한 결함이 관찰자에 의해 보다 용이하게 감지될 수 있다.In addition, in the embodiment in which the
구체적으로, 상기 형광 염료 및 상기 실리카겔은 1 : 0.5 내지 2.5의 중량비로 상기 염료층(140)에 포함될 수 있으며, 바람직하게 1 : 1 내지 2의 중량비로 상기 염료층(140)에 포함될 수 있다. 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 형광 염료에 의해 상기 배리어층(120)이 소실되는 것과 같은 중대한 결함이 관찰자에 의해 용이하게 감지될 수 있으면서, 상기 실리카겔에 의해 상기 배리어층(120), 상기 실런트층(110), 상기 전극 조립체, 및 상기 전해질 등이 수분에 의해 산화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Specifically, the fluorescent dye and the silica gel may be included in the
상기 실리카겔의 입경은 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있으며, 구체적으로 2 ㎛ 내지 8 ㎛일 수 있고, 더욱 구체적으로 3 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 실리카겔의 입경이 상기와 같은 수치범위를 만족하는 경우, 상기 실리카겔의 비표면적이 적절하게 크기 때문에 수분을 더욱 잘 흡착하여 상기 배리어층(120), 상기 실런트층(110), 상기 전극 조립체, 및 상기 전해질 등이 수분에 의해 산화되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.The silica gel may have a particle diameter of 1 μm to 10 μm, specifically 2 μm to 8 μm, and more specifically 3 μm to 5 μm. When the particle diameter of the silica gel satisfies the above numerical range, the specific surface area of the silica gel is appropriately large, so that moisture is better adsorbed and the
한편, 도면 부호에 의해 표시되어 있지 않으나, 본 발명에 따른 전지용 케이스(100)는 각각의 층 사이에 접착층(adhesive layer)을 더 포함할 수 있다. 상기 접착층은 각각의 층을 점착시켜 결합할 수 있으며, 각 층이 서로 물리적으로 분리되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. Meanwhile, although not indicated by reference numerals, the
<이차 전지><Secondary Battery>
본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체; 전해질; 및 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수용하는 상기 전지용 케이스를 포함하는, 이차 전지이다. 구체적으로, 상기 이차 전지는 파우치형 이차 전지일 수 있다.A secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly; electrolytes; and a battery case accommodating the electrode assembly and the electrolyte. Specifically, the secondary battery may be a pouch-type secondary battery.
전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 전극 조립체는 예를 들어, 상기 양극, 상기 분리막, 및 상기 음극이 교대로 적층되는 적층체일 수 있고, 상기 양극, 상기 분리막, 상기 음극이 교대로 적층되고 권취된 젤리-롤형 전극 조립체일 수 있다.The electrode assembly includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the electrode assembly may be, for example, a laminate in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are alternately stacked, and the positive electrode , It may be a jelly-roll type electrode assembly in which the separator and the negative electrode are alternately stacked and wound.
전해질은 상기 양극 및 상기 음극 사이에 이온 이동을 도와주는 역할을 하는 것일 수 있으며, 상기 전해질은 이 기술분야에서 공지된 물질을 포함할 수 있다.The electrolyte may serve to assist ion movement between the positive electrode and the negative electrode, and the electrolyte may include a material known in the art.
전지용 케이스는 전술한 본 발명에 따른 전지용 케이스가 동일하게 적용될 수 있다.The battery case according to the present invention described above may be applied in the same manner.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지를 간략하게 설명한다.Hereinafter, a secondary battery according to the present invention will be briefly described with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 이차 전지(10)는 본 발명에 따른 전지용 케이스(20) 및 전극 조립체(미도시)를 포함하고 있으며, 상기 전극 조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되어 상기 양극과 상기 음극 사이를 전기적으로 절연시키는 분리막을 포함하고, 전극 조립체에는 상기 양극에서 연장되어 형성되는 양극 탭과 상기 음극에서 연장되어 형성되는 음극 탭이 구비된다.Referring to FIG. 3 , the
상기 양극 탭과 상기 음극 탭은 일정한 방향으로 수렴한 후 해당하는 각각의 전극 리드(31, 32)와 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등의 방법으로 접합되어 하나의 셀 어셈블리를 형성할 수 있다. 각각의 전극 리드(31, 32)는 이차 전지(10)의 전극으로서 이차 전지(10)와 외부 적용 기기 등을 상호 전기적으로 연결하는 기능을 수행하게 된다.After converging in a certain direction, the positive electrode tab and the negative electrode tab may be bonded to the respective electrode leads 31 and 32 by resistance welding, ultrasonic welding, or laser welding to form a single cell assembly. Each of the electrode leads 31 and 32 serves as an electrode of the
또한, 상기 이차 전지(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 양극 전극 리드 및 음극 전극 리드가 동일한 파우치 케이스 면에 형성될 수 있으며, 실시 형태에 따라서 파우치 케이스의 다른 면에 각각의 전극 리드가 형성될 수도 있다.In addition, in the
한편, 전지용 케이스(20)는 외주면 부분에서 열융착에 의하여 접합될 수 있는데, 구체적으로 상부 전지용 케이스의 하면과 하부 전지용 케이스의 상면이 상호 간에 접합될 수 있으며, 상기 상부 전지용 케이스의 하면과 하부 전지용 케이스의 상면은 예를 들어 무연신 폴리프로필렌(Casted PolyPropylene, CPP)을 포함할 수 있다.On the other hand, the
상기 상부 전지용 케이스의 하면과 상기 하부 전지용 케이스의 상면은 열과 압력을 제공하는 매체인 히팅 지그(미도시)에 의하여 열융착될 수 있다. 상기 전지용 케이스의 외주면은 상기 히팅 지그로부터 발생된 열에 의하여 용융 상태가 되어 유동 자유도가 증대된 후, 적절한 냉각 과정에 의해 열융착되어 접합될 수 있다.The lower surface of the upper battery case and the upper surface of the lower battery case may be heat-sealed by a heating jig (not shown), which is a medium providing heat and pressure. After the outer circumferential surface of the battery case is melted by the heat generated from the heating jig to increase the degree of freedom of flow, it can be heat-sealed and bonded by an appropriate cooling process.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
실시예Example
<전지용 케이스의 제조><Manufacture of battery case>
실런트층으로서 (CPP층), 염료층으로서 염화 코발트, 및 실리카겔을 40 : 60의 중량비로 혼합한 것, 배리어층으로서 알루미늄 층, 상기 기재층의 제1층으로서 2축 연신 나일론(O-Ny) 층, 및 상기 기재층의 제2층으로서 PET층을 적층하여 본 발명에 따른 전지용 케이스를 제조하였다. 또한, 접착제를 사용하여 각 층 사이에 접착층을 형성함으로써 각 층이 서로 분리되는 것을 방지하였다.(CPP layer) as a sealant layer, a mixture of cobalt chloride and silica gel in a weight ratio of 40:60 as a dye layer, an aluminum layer as a barrier layer, and biaxially stretched nylon (O-Ny) as the first layer of the base layer. A battery case according to the present invention was manufactured by laminating a PET layer as a layer and a second layer of the substrate layer. In addition, by forming an adhesive layer between each layer using an adhesive, separation of each layer from each other was prevented.
실시예의 전지용 케이스에서, 상기 실런트층의 두께는 80 ㎛였고, 상기 염료층의 두께는 10 ㎛였으며, 상기 배리어층의 두께는 40 ㎛였고, 상기 제1층의 두께는 12 ㎛였으며, 상기 제2층의 두께는 25 ㎛였다.In the battery case of the embodiment, the sealant layer had a thickness of 80 μm, the dye layer had a thickness of 10 μm, the barrier layer had a thickness of 40 μm, the first layer had a thickness of 12 μm, and the second The thickness of the layer was 25 μm.
비교예comparative example
<전지용 케이스의 제조><Manufacture of battery case>
상기 실시예의 전지용 케이스가 염료층을 포함하지 않는 것만을 제외하고는, 상기 실시예와 동일하게 전지용 케이스를 제조하였다.A battery case was manufactured in the same manner as in the above example, except that the battery case of the above embodiment did not include a dye layer.
비교예의 전지용 케이스에서, 상기 실런트층의 두께는 80 ㎛였고, 상기 배리어층의 두께는 40 ㎛였으며, 상기 제1층의 두께는 12 ㎛였고, 상기 제2층의 두께는 25 ㎛였다.In the battery case of Comparative Example, the sealant layer had a thickness of 80 μm, the barrier layer had a thickness of 40 μm, the first layer had a thickness of 12 μm, and the second layer had a thickness of 25 μm.
실험예Experimental example
(1) 전지용 케이스의 외관 불량 검출(1) Detection of defective battery case appearance
실시예 및 비교예의 전지용 케이스에 대하여 외관 불량이 존재하는지 여부를 검출하는 실험을 진행하였다. 선별된 관찰자가 크랙 부위를 달리하는 상기 전지용 케이스 24 개에 대하여 외관 불량이 존재하는지 여부를 육안으로 검출하도록 하였다. 상기 전지용 케이스의 외관 불량 여부를 검출하는 실험은 30W 전력의 LED 형광등 12개가 켜진 10평 크기의 밀실 환경에서 진행되었다. 상기 외관 불량인지 여부는 상기 전지용 케이스에 크랙이 발생되어 훼손된 알루미늄 층이 육안으로 확인되는지 여부를 기준으로 판단되었다.An experiment was conducted to detect whether or not there was a defect in appearance with respect to the battery cases of Examples and Comparative Examples. A selected observer visually detected whether or not there was a defect in the appearance of the 24 battery cases having different cracks. An experiment to detect whether or not the appearance of the battery case is defective was conducted in a closed room environment of 10 pyeong in which 12 LED fluorescent lamps with 30W power were turned on. Whether or not the external appearance was defective was determined based on whether or not a crack was generated in the battery case and the damaged aluminum layer was visually confirmed.
실험 결과, 상기 관찰자는 실시예의 전지용 케이스에 대하여 24개 중의 24개의 전지용 케이스를 외관 불량으로 검출하였다. 이에 따라, 상기 관찰자는 100%에 해당하는 외관 불량인 전지용 케이스를 검출할 수 있었다.As a result of the experiment, the observer detected 24 battery cases out of 24 of the battery cases of Examples as having poor appearance. Accordingly, the observer was able to detect a battery case having a defect in appearance corresponding to 100%.
또한, 상기 관찰자는 비교예의 전지용 케이스에 대하여 24개 중의 22개의 전지용 케이스를 외관 불량으로 검출하였다. 이에 따라, 상기 관찰자는 92%에 해당하는 외관 불량인 전지용 케이스를 검출할 수 있었다.In addition, the observer detected 22 battery cases out of 24 battery cases of the comparative example as having poor appearance. Accordingly, the observer was able to detect 92% of the battery case having poor appearance.
상기 실시예 및 비교예의 실험결과에 따르면, 염료층을 포함하는 실시예의 경우가 염료층을 포함하지 않는 비교예의 경우보다 관찰자에 의하여 외관 불량인 전지용 케이스를 8% 더 잘 검출되었다.According to the experimental results of the above Examples and Comparative Examples, in the case of the example including the dye layer, the case for the battery having poor appearance was detected 8% better by the observer than in the case of the comparative example not including the dye layer.
(2) 암실 조건에서 전지용 케이스의 외관 불량 검출(2) Detecting defects in the appearance of the battery case under dark room conditions
30W 전력의 LED 형광등 1개가 켜진 10평 크기의 밀실 환경에서 실험한 것을 제외하고는, 상기 (1)과 동일하게 실시예 및 비교예에 대하여 외관 불량인 전지용 케이스를 검출하는 실험을 진행하였다.Except for the experiment in a closed room environment of 10 pyeong in which one LED fluorescent lamp of 30W power was turned on, an experiment to detect a battery case with poor appearance was conducted in the same manner as in (1) above with respect to Examples and Comparative Examples.
실험 결과, 상기 관찰자는 실시예의 전지용 케이스에 대하여 24개 중의 24개의 전지용 케이스를 외관 불량으로 검출하였다. 이에 따라, 상기 관찰자는 100%에 해당하는 외관 불량인 전지용 케이스를 검출할 수 있었다.As a result of the experiment, the observer detected 24 battery cases out of 24 of the battery cases of Examples as having poor appearance. Accordingly, the observer was able to detect a battery case having a defect in appearance corresponding to 100%.
또한, 상기 관찰자는 비교예의 전지용 케이스에 대하여 24개 중의 13개의 전지용 케이스를 외관 불량으로 검출하였다. 이에 따라, 상기 관찰자는 54%에 해당하는 외관 불량인 전지용 케이스를 검출할 수 있었다.In addition, the observer detected 13 battery cases out of 24 battery cases of the comparative example as having poor appearance. Accordingly, the observer was able to detect 54% of the battery case having poor appearance.
상기 실시예 및 비교예의 실험결과에 따르면, 염료층을 포함하는 실시예의 경우가 염료층을 포함하지 않는 비교예의 경우보다 관찰자에 의하여 외관 불량인 전지용 케이스를 46% 더 잘 검출되었다.According to the experimental results of the above Examples and Comparative Examples, in the case of the example including the dye layer, the battery case having poor appearance was detected 46% better by the observer than in the case of the comparative example not including the dye layer.
10: 이차 전지
20: 전지용 케이스
31: 양극 리드
32: 음극 리드
100: 전지용 케이스
110: 실런트층
120: 배리어층
130: 기재층
131: 제1층
133: 제2층
140: 염료층
C1: 제1 크랙
C2: 제2 크랙10: secondary battery
20: battery case
31: positive lead
32: negative lead
100: battery case
110: sealant layer
120: barrier layer
130: base layer
131: first layer
133: second layer
140: dye layer
C1: first crack
C2: second crack
Claims (13)
상기 실런트층 상에 배치된 배리어층;
상기 배리어층 상에 배치된 기재층; 및
상기 실런트층과 상기 배리어층 사이에 배치되는 염료층;을 포함하는, 전지용 케이스.
sealant layer;
a barrier layer disposed on the sealant layer;
a substrate layer disposed on the barrier layer; and
A battery case comprising a; dye layer disposed between the sealant layer and the barrier layer.
상기 염료층은 형광 염료를 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The dye layer includes a fluorescent dye, a battery case.
상기 형광 염료는 염화 코발트 및 메틸 바이올렛으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 2,
The fluorescent dye includes at least one selected from the group consisting of cobalt chloride and methyl violet, battery case.
상기 염료층은 형광 염료 및 실리카겔을 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The dye layer includes a fluorescent dye and silica gel, a battery case.
상기 형광 염료 및 상기 실리카겔은 1 : 0.5 내지 2.5의 중량비로 상기 염료층에 포함되는, 전지용 케이스.
According to claim 4,
The fluorescent dye and the silica gel are included in the dye layer in a weight ratio of 1: 0.5 to 2.5, battery case.
상기 염료층의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛인, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The thickness of the dye layer is 1 ㎛ to 20 ㎛, battery case.
상기 실런트층은 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌프로필렌 공중합체; 폴리프로필렌-부티렌-에틸렌 삼원공중합체; 폴리에틸렌과 아크릴산의 공중합체; 및 폴리프로필렌과 아크릴산의 공중합체;로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The sealant layer may be polyethylene; polypropylene; ethylene propylene copolymer; polypropylene-butyrene-ethylene terpolymer; copolymers of polyethylene and acrylic acid; And a copolymer of polypropylene and acrylic acid; containing at least one member selected from the group consisting of, battery case.
상기 배리어층은 알루미늄(Al); 철(Fe); 크롬(Cr)과 망간(Mn)의 합금; 및 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금;으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The barrier layer may include aluminum (Al); iron (Fe); an alloy of chromium (Cr) and manganese (Mn); And alloys of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Ni); containing at least one member selected from the group consisting of, battery case.
상기 배리어층의 두께는 30 ㎛ 내지 70 ㎛인, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The thickness of the barrier layer is 30 ㎛ to 70 ㎛, battery case.
상기 기재층은 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 나일론; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE); 및 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE);으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The base layer is polyethylene; polypropylene; polyethylene terephthalate; nylon; low density polyethylene (LDPE); high density polyethylene (HDPE); And linear low-density polyethylene (LLDPE); containing at least one member selected from the group consisting of, battery case.
상기 기재층은 제1층 및 제2층을 포함하며,
상기 제1층은 나일론을 포함하고,
상기 제2층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The base layer includes a first layer and a second layer,
The first layer comprises nylon,
The second layer is a battery case comprising polyethylene terephthalate.
상기 전지용 케이스는 파우치형 이차 전지용 케이스인, 전지용 케이스.
According to claim 1,
The battery case is a case for a pouch-type secondary battery, a battery case.
전해질; 및
상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수용하는 제1항에 따른 전지용 케이스;를 포함하는, 이차 전지.electrode assembly;
electrolytes; and
A secondary battery comprising a battery case according to claim 1 accommodating the electrode assembly and the electrolyte.
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KR1020210151049A KR20230065468A (en) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | Case for battery comprising colored layer and secondary battery comprising the same |
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KR1020210151049A KR20230065468A (en) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | Case for battery comprising colored layer and secondary battery comprising the same |
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