WO2015016497A1 - 가스 배출 부재 및 전해질 주액 부재를 포함하는 전지 - Google Patents

가스 배출 부재 및 전해질 주액 부재를 포함하는 전지 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery including a gas discharge member and an electrolyte pouring member.
  • a secondary battery is composed of an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, embedded in a battery case of a metal can or laminate sheet, and then injected or impregnated with an electrolyte solution.
  • the pouch type secondary battery has a vacuum sealing applied to minimize the contact between the internal battery cells and the outside air, which makes it practically impossible to discharge the injection of the additional electrolyte and the generated gas to the outside.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • An object of the present invention is to provide a battery which can further inject an electrolytic solution and can easily discharge the generated gas to the outside.
  • a cell having a structure in which an electrode stack and an electrolyte are built in an internal space of a battery case
  • a gas discharge member for discharging the internal gas generated in communication with the internal space to the outside;
  • a liquid electrolyte injecting member in communication with the inner space to inject an electrolyte into the inner space
  • the battery according to the present invention can further inject the electrolyte solution by including the gas discharge member and the liquid electrolyte injection member, and can easily discharge the generated gas to the outside.
  • the gas discharge member may include a tubular member communicating with the internal space and a liquid material impermeable porous membrane mounted to one end of the tubular member.
  • the pore size may be in the range of 0.1 nm or more to 1 nm or less. If the pore size is less than 0.1 nm, the gas may not be discharged smoothly. On the other hand, when the pore size exceeds 1 nm, the problem of permeation of the liquid electrolyte may occur. Thus, the appropriate pore size of the porous membrane may be in the above range.
  • the gas discharge member may further include a suction member mounted at the other end of the tubular member.
  • the suction member may be a suction pump.
  • the liquid electrolyte pouring member may include a tubular member communicating with the internal space and a liquid electrolyte storage tank mounted at one end of the tubular member.
  • the liquid electrolyte pouring member may further include a backflow preventing member mounted at the other end of the tubular member.
  • the backflow preventing member may be a check valve.
  • the check valve is fixed to a center pin, a first valve having a through hole through which a liquid electrolyte and a hollow through which the center pin passes, and a first valve coupled to one end of the center pin and being connected to the first valve. It may include a second valve to be coupled or separated to open and close the tubular member, and an elastic member for inducing a coupling state of the first valve and the second valve.
  • the elastic member may be composed of a compression spring.
  • the cell includes a space portion in which the electrode stack and the electrolyte are embedded, and a seal surrounding the space portion, wherein the seal is formed with a through hole coupled with a through member of the liquid electrolyte injection member and a through member of the gas discharge member. It may be a pouch type cell.
  • the through hole may further include a backflow prevention member mounted at one end.
  • the present invention also provides a battery module including the battery as a unit cell.
  • the present invention also provides a battery pack including the battery module as a unit module.
  • the present invention also provides a device comprising the battery pack as a power source, and the device is specifically, a mobile phone, a portable computer, a smartphone, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle. , A hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
  • the device is specifically, a mobile phone, a portable computer, a smartphone, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle.
  • LEV Light Electronic Vehicle
  • a hybrid electric vehicle a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
  • FIG. 1 is a schematic view of a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a battery according to an embodiment of the present invention.
  • the battery 10 includes a cell 100, a gas discharge member 200, and a liquid electrolyte injection member 300.
  • the gas discharge member 200 includes a tubular member 210, a liquid material impermeable porous membrane 220, and an intake pump 230.
  • the gas generated in the cell 100 is discharged to the outside of the cell through the tubular member 210 by the intake pump 230 of the gas discharge member 200.
  • the porous membrane 220 prevents the electrolyte from flowing out of the cell through the tubular member 210 in the process.
  • the liquid electrolyte pouring member 300 includes a tubular member 310, a check valve 320, and a liquid electrolyte storage tank 330.
  • the battery 10 injects the liquid electrolyte stored in the tank 330 of the liquid electrolyte pouring member 300 into the cell 100 through the tubular member 310.
  • Check valve 320 prevents liquid electrolyte from flowing back from cell 100 to tank 330.
  • the battery according to the present invention can further inject the electrolyte solution by including the gas discharge member and the liquid electrolyte pouring member, and can easily discharge the generated gas to the outside.

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Abstract

본 발명은 전지 케이스의 내부 공간에 전극 적층체와 전해질을 내장한 구조의 셀(cell), 상기 내부 공간과 연통되어 발생하는 내부 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 부재, 및 상기 내부 공간과 연통되어 전해질을 상기 내부 공간으로 주액하는 액체 전해질 주액 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지를 제공한다.

Description

가스 배출 부재 및 전해질 주액 부재를 포함하는 전지
본 발명은 가스 배출 부재 및 전해질 주액 부재를 포함하는 전지에 관한 것이다.
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.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 적층하거나 권취한 상태로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 전지 케이스에 내장한 다음 전해액을 주입하거나 함침시키는 것으로 구성되어 있다.
이 같은 이차전지는 충방전이 반복되면서 전해액이 분해되어 가스가 발생한다. 특히, 파우치형 이차전지는 내부의 전지셀이 외기와의 접촉을 최소화 하기 위해 진공 실링이 적용되어 있는데, 이는 추가 전해액의 주액 및 발생된 가스를 외부로 배출하는 것을 실질적으로 불가능하게 만든다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 리튬 이차전지의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 전해액을 추가로 주액할 수 있고, 발생된 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있는 전지를 제공하는 것이다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지는,
전지 케이스의 내부 공간에 전극 적층체와 전해질을 내장한 구조의 셀(cell);
상기 내부 공간과 연통되어 발생하는 내부 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 부재; 및
상기 내부 공간과 연통되어 전해질을 상기 내부 공간으로 주액하는 액체 전해질 주액 부재;
를 포함하고 있을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지는, 가스 배출 부재 및 액체 전해질 주액 부재를 포함함으로써, 전해액을 추가로 주액할 수 있고, 발생된 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있다.
상기 가스 배출 부재는, 상기 내부 공간과 연통하는 관형 부재 및 상기 관형 부재의 일단에 장착되는 액상 물질 비투과성의 다공성 막을 포함하고 있을 수 있다.
상기 다공성 막은, 기공의 크기가 0.1 nm 이상 내지 1 nm 이하의 범위 내인 것일 수 있다. 기공의 크기가 0.1 nm 미만일 경우에는, 가스의 배출이 원활히 이루어 지지 않을 수 있다. 반면에, 기공의 크기가 1 nm 를 초과하는 경우에는, 액체 전해질이 투과하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 다공성 막의 적정한 기공의 크기는 상기 범위 내일 수 있다.
상기 가스 배출 부재는, 관형 부재의 타단에 장착되는 흡입 부재를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 흡입 부재는, 흡기 펌프(suction pump)일 수 있다.
상기 액체 전해질 주액 부재는, 상기 내부 공간과 연통하는 관형 부재 및 상기 관형 부재의 일단에 장착되는 액체 전해질 저장 탱크를 포함하고 있을 수 있다.
상기 액체 전해질 주액 부재는, 관형 부재의 타단에 장착되는 역류 방지 부재를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 역류 방지 부재는, 체크 밸브일 수 있다.
상기 체크 밸브는, 센터 핀, 상기 관형 부재에 고정 결합하고 상기 센터 핀이 관통하는 중공과 액체 전해질이 통과하는 관통공이 형성되어 있는 제 1 판막, 상기 센터 핀의 일단에 결합하고 상기 제 1 판막과 결합 또는 분리되어 관형 부재를 개폐하는 제 2 판막, 및 상기 제 1 판막과 제 2 판막의 결합 상태를 유도하는 탄성부재를 포함하고 있을 수 있다.
상기 탄성부재는, 압축 스프링으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 셀은, 전극 적층체와 전해질을 내장하는 공간부와 상기 공간부를 둘러싸는 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부에는 액체 전해질 주입 부재의 관통 부재와 가스 배출 부재의 관통 부재와 결합하는 관통구가 형성되어 있는 파우치형 셀일 수 있다.
상기 관통구는, 일단에 장착되는 역류 방지 부재를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지를 단위전지로서 포함하는 전지모듈을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 단위모듈로서 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 구체적으로, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지의 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지(10)는 셀(100), 가스 배출 부재(200), 및 액체 전해질 주액 부재(300)로 이루어져 있다.
가스 배출부재(200)는 관형 부재(210), 액상 물질 비투과성의 다공성 막(220), 및 흡기 펌프(230)로 이루어져 있다.
셀(100)에서 발생한 가스는, 가스 배출 부재(200)의 흡기 펌프(230)에 의해 관형 부재(210)를 통과하여 셀 외부로 배출된다. 다공성 막(220)은, 상기 과정에서 전해액이 관형 부재(210)를 통과하여 셀 외부로 배출되는 것을 방지한다.
액체 전해질 주액 부재(300)는 관형 부재(310), 체크 밸브(320), 및 액체 전해질 저장 탱크(330)로 이루어져 있다.
전지(10)는 가스가 배출된 후에, 액체 전해질 주액 부재(300)의 탱크(330)에 저장되어 있는 액체 전해질을 관형 부재(310)를 통해 셀(100) 내부로 주액한다. 체크 밸브(320)는 액체 전해질이 셀(100)에서 탱크(330)로 역류하는 것을 방지한다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지는, 가스 배출 부재 및 액체 전해질 주액 부재를 포함함으로써, 전해액을 추가로 주액할 수 있고, 발생된 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있다.

Claims (15)

  1. 전지 케이스의 내부 공간에 전극 적층체와 전해질을 내장한 구조의 셀(cell);
    상기 내부 공간과 연통되어 발생하는 내부 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 부재; 및
    상기 내부 공간과 연통되어 전해질을 상기 내부 공간으로 주액하는 액체 전해질 주액 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 배출 부재는, 상기 내부 공간과 연통하는 관형 부재 및 상기 관형 부재의 일단에 장착되는 액상 물질 비투과성의 다공성 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다공성 막은, 기공의 크기가 0.1 nm 이상 내지 1nm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 배출 부재는, 관형 부재의 타단에 장착되는 흡입 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 흡입 부재는, 흡기 펌프(suction pump)인 것을 특징으로 하는 전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 전해질 주액 부재는, 상기 내부 공간과 연통하는 관형 부재 및 상기 관형 부재의 일단에 장착되는 액체 전해질 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 액체 전해질 주액 부재는, 관형 부재의 타단에 장착되는 역류 방지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 역류 방지 부재는, 체크 밸브인 것을 특징으로 하는 전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 체크 밸브는, 센터 핀, 상기 관형 부재에 고정 결합하고 상기 센터 핀이 관통하는 중공과 액체 전해질이 통과하는 관통공이 형성되어 있는 제 1 판막, 상기 센터 핀의 일단에 결합하고 상기 제 1 판막과 결합 또는 분리되어 관형 부재를 개폐하는 제 2 판막, 및 상기 제 1 판막과 제 2 판막의 결합 상태를 유도하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 탄성부재는, 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 셀은, 전극 적층체와 전해질을 내장하는 공간부와 상기 공간부를 둘러싸는 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부에는 액체 전해질 주입 부재의 관통 부재와 가스 배출 부재의 관통 부재와 결합하는 관통구가 형성되어 있는 파우치형 셀인 것을 특징으로 하는 전지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 관통구는, 일단에 장착되는 역류 방지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항에 따른 전지를 포함하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 따른 전지모듈을 포함하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 따른 전지팩을 동력원으로 사용하는 디바이스.
PCT/KR2014/006155 2013-07-29 2014-07-09 가스 배출 부재 및 전해질 주액 부재를 포함하는 전지 WO2015016497A1 (ko)

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