WO2020226303A1 - 위험감지 전지 셀 - Google Patents

위험감지 전지 셀 Download PDF

Info

Publication number
WO2020226303A1
WO2020226303A1 PCT/KR2020/005286 KR2020005286W WO2020226303A1 WO 2020226303 A1 WO2020226303 A1 WO 2020226303A1 KR 2020005286 W KR2020005286 W KR 2020005286W WO 2020226303 A1 WO2020226303 A1 WO 2020226303A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
gas
storage unit
battery
gas storage
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/005286
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
민경춘
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN202080004286.4A priority Critical patent/CN112514139B/zh
Priority to EP20802360.6A priority patent/EP3832755A4/en
Priority to US17/425,165 priority patent/US20220102806A1/en
Priority to JP2021537430A priority patent/JP7205984B2/ja
Publication of WO2020226303A1 publication Critical patent/WO2020226303A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a risk prevention battery cell, and more particularly, to a battery cell including a gas storage unit having two or more gas storage spaces and a sensor member provided on the outer surface of the gas storage unit.
  • Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0072733 (2011.06.29.)
  • Patent Document 1 discloses the purpose of providing a secondary battery capable of reducing battery thickness by easily discharging internal gas. Although it has a gas passage and a gas room 130, there is a difference in that the battery room is not partitioned and does not have a sensor member that informs when the battery cell is out of a set area by measuring the state of the inside.
  • Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0040919 (2017.04.14.)
  • Patent Document 2 aims to provide a battery module including a probe for detecting the expansion of the battery cell. Although it has a sensing probe that senses volume expansion and transmits a signal, the difference is that the battery cell itself does not have a gas storage unit that stores a separate gas.
  • Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0061836 (2015.06.05.)
  • Prior Document 3 is similar in that a gas pocket called a gas and a passage through which electrolyte is discharged is provided, but Prior Document 3 describes the activation process. It is different from the present invention in that it manages the gas and the electrolyte inside the pouch during the degassing process for discharging the gas generated during the initial charging and discharging.
  • a gas discharge unit for inducing gas discharge and a detection unit for generating an electric signal by sensing displacement occurring in the gas discharge unit It is similar to the present invention in that it is equipped, but differs in that it does not have a separate gas storage unit.
  • the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery cell capable of detecting the danger of the battery cell itself in advance.
  • the present invention for achieving this object is in a battery cell in which an electrode assembly is accommodated in a storage part of a battery case together with an electrolyte, and a gas storage part for storing gas generated inside the battery cell is formed outside the storage part.
  • the gas storage unit may further include a partitioning means capable of dividing the space of the gas storage unit into two or more.
  • the battery case may be provided with a first sealing portion in which an outer peripheral surface is heat-sealed while an electrode assembly and an electrolyte are embedded.
  • a second sealing portion may be formed between the receiving portion and the gas storage portion.
  • a first one-way valve for guiding the gas to the gas storage unit may be provided in the second sealing unit.
  • a sensor member for detecting a signal according to each partitioning means may be provided on an outer surface of the gas storage unit.
  • the sensor member may be at least one of a contact sensor, a pressure sensor, and a temperature sensor.
  • the sensor member may be at least one of a contact sensor, a pressure sensor, and a temperature sensor.
  • the first compartment of the gas storage unit When the first compartment of the gas storage unit is filled with gas, it is detected by the sensor member mounted in the first area, and when the (N-1) compartment set to the dangerous water level is filled, it is installed in the (N-1) area It is sensed by the sensor member, and when the last compartment is expanded, gas is discharged, thereby stopping the function of the battery.
  • the sensor member is connected to the notification member and may transmit a signal to the notification member when it exceeds a set value.
  • the partition means may be made of a material that is more fragile than the outer wall of the battery cell when it is expanded due to gas.
  • the partition means may be made of a material that is more susceptible to deformation than the outer wall of the battery cell upon expansion due to gas.
  • It may include a reduction portion in which the volume of one of the spaces other than the portion into which gas is introduced is reduced according to the deformation of the partitioning means.
  • the reduction unit may include a one-way valve capable of moving the material toward the receiving unit in the second sealing unit.
  • the reduction part Before the gas is generated, the reduction part may be larger in volume than the expansion part in which the volume increases according to the deformation of the partition means when gas is introduced.
  • the present invention may be a battery pack including the battery cell.
  • it may be a device comprising the battery pack as a power source.
  • the device may include a mobile electronic device, a power tool that is driven by a battery-based motor; Electric vehicles including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf cart; It may be a system for power storage.
  • Electric vehicles including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like
  • Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters)
  • Electric golf cart It may be a system for power storage.
  • the present invention can be combined by selecting one or two or more configurations that do not conflict among the above configurations.
  • 1 is a plan view of a conventional pouch-type battery cell.
  • FIG. 2 is a plan view of a pouch-shaped battery cell including a gas storage unit and a partitioning means according to the present invention.
  • FIG 3 is a side view of a pouch-shaped battery cell including a gas storage unit and a partitioning means according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of a pouch-shaped battery cell further including an injection unit in a gas storage unit and a partition means according to the present invention.
  • FIG. 5 is a side view of a pouch-shaped battery cell further including an injection unit in a gas storage unit and a compartment according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a conventional pouch-shaped battery cell
  • FIG. 2 is a plan view of a pouch-shaped battery cell including a gas storage unit and a partitioning means according to the present invention
  • FIG. 3 is a side view of the battery cell of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view of a pouch-shaped battery cell further including an injection unit in a gas storage unit and a compartment according to the present invention
  • FIG. 5 is a side view of the battery cell of FIG. 4.
  • the conventional pouch-shaped battery cell has a shape in which the periphery of the receiving part 100 accommodating the electrode assembly 110 is sealed as shown in FIG. 1. Accordingly, in the conventional battery cell, the sealing of the receiving portion is weakened or the receiving portion is ruptured by gas generated when the electrode assembly 110 is operated. In order to prevent this, a gas storage unit was considered to store gas, but this is a pocket that can accommodate gas and did not play a role of notifying the risk of the battery cell in advance due to the occurrence of gas.
  • the pouch-shaped battery cell according to the present invention has a gas storage unit 200 outside the receiving unit 100 in which the electrode assembly 110 is accommodated, as shown in FIG. 2.
  • the gas storage unit 200 has a partitioning means 210 to divide the gas storage unit 200 into predetermined partitions.
  • the receiving part 100 is formed in a form in which the outer periphery is heat-sealed while the electrode assembly 110 and the electrolyte are embedded.
  • the receiving part 100 is formed by changing the shape of the laminate sheet.
  • the accommodating part 100 exists in a form in which a space in which the electrode assembly 110 can be seated protrudes when viewed from an outer surface.
  • the gas storage unit 200 may change the shape of the laminate sheet in the same manner as the storage unit 100 to form a certain space, that is, a protruding space.
  • the gas storage unit 200 It may be formed in a way that does not seal the corresponding part.
  • the gas storage unit 200 and the storage unit 100 are also sealed and divided.
  • the sealing portion between the gas storage unit 200 and the storage unit 100 serves to prevent material movement between the storage unit 100 and the gas storage unit 200.
  • a first one-way valve 500 is present in the sealing portion between the gas storage unit 200 and the receiving unit 100 so that only gas can be moved.
  • a signal transmission method may vary depending on the shape of the gas storage unit 200.
  • a signal is transmitted by recognizing the damage of the partitioning means 210 existing in the gas storage unit 200 or a pressure difference .
  • a signal may be transmitted using a pressure difference or a potential difference, but the degree of expansion of the gas storage unit 200 is determined. You can also pass the signal.
  • the present invention is not limited to the above example, and various methods capable of detecting a change according to the gas in the gas storage unit 200 may be used.
  • the location of the gas storage unit 200 is located outside the receiving unit 110 and may be formed in any portion of the battery cell as long as it can be connected to the receiving unit 110. That is, a side surface, a lower surface, and an upper surface of the receiving unit 100 are all possible. However, the upper surface of the receiving part 100 is not preferable in that the electrode lead protrudes, so that it is not easy to form a space for receiving gas.
  • the gas storage unit 200 may be disposed under the gas storage unit 200 to prevent the electrolyte solution from being injected using gravity.
  • the battery cell according to the present invention can be applied to any battery that generates gas by the action of the battery, it can be used not only for a battery using an electrolyte but also for an all-solid battery using a solid electrolyte instead of a separator.
  • the gas storage unit 200 further includes a partitioning means 210 capable of dividing the gas storage space into two or more.
  • the number of the partitioning means 210 is not limited as long as the gas storage space of the gas storage unit 200 can be partitioned, but it is preferable that the number is at least one for partitioning. In addition, when considering the size and role of the gas storage unit 200, the number of the partitioning means 210 is preferably 7 or less.
  • the sensor members 300, 310, and 320 connected to the partitioning means 210 respectively detect signals generated by the partitioning means 210, and the detected signals are It is transmitted to the notification member 400 to deliver an alarm to the user.
  • the partitioning means 210 may be made of the same material as the material used for the pouch, but the sealing degree of the material may be different or a material that is more susceptible to damage than the material of the pouch may be used.
  • the material may be different for each of the partitioning means 210, and when a certain pressure is applied to the partitioning means 210, a part of the partitioning means 210 may have an elastic force capable of recovering after movement. This may vary depending on the size and shape of the battery cell, and the sensitivity and shape of the sensor members 300, 310, and 320.
  • the partition means 210 may be expanded or deformed.
  • the size of the partitioning means 210 may vary depending on the role of each partitioning means 210.
  • the location of the first partition means 211 is 2/3 of the gas storage unit 200, that is, the space where the gas is introduced is larger, and the first The section provided after the division means 211 may have a smaller shape.
  • the position of the first partitioning means 210 is a section of 1/5 of the gas storage unit, that is, a portion where gas is introduced.
  • the space of may be smaller than the section in which the material is located. Therefore, the position of each partitioning means 210 of the gas storage unit 200 may be different according to its role.
  • the separation distance between the partitioning means 210 may be the same or different depending on the role of the partitioning means 210. In addition, the separation distance may vary depending on the pressure received by the partitioning means 210. However, the sum of the separation distances cannot exceed 1/2 of the size of the gas storage unit 200.
  • the division means 200 is destroyed at a pressure of 200 kgf in the first division means 211, 350 kgf in the second division means 212, and 500 kgf in the third division means 213, or the division means is opened to signal the sensor member 300 Can deliver.
  • This is due to a change in pressure due to overcharging, and the first compartment means 211 may notify a signal generated during abnormal charging or overcharge, and the second compartment means 212 may inform whether the abnormal state persists.
  • the third compartment means 213 may notify the possibility of explosion and fire of the cell, and when the pressure increases after the third compartment means 213, the function of the battery may be stopped by detecting the signal.
  • This role may be added depending on the number of partition means 210, and the role may vary, but basically serves to inform the user of the abnormality of the cell.
  • the pressure may change according to the pressure received by the battery cell.
  • a method of blocking the current provided to the battery, adding a substance that interferes with the function of the battery, or allowing the substance to flow in may be considered, but all methods of blocking the function of the battery Can be applied.
  • the sensor member (300, 310, 320) is not limited as long as it is a method capable of detecting a change in the partition means (210).
  • the sensor members 300, 310, and 320 may be contact, pressure, and temperature sensors, but are not limited thereto.
  • the sensor members 300, 310, and 320 may detect the change of the partition means 320 in different ways, respectively, but it is preferable to detect the change in the same manner for convenience of manufacturing.
  • the sensor members 300, 310, and 320 detect a signal and, when the signal is greater than or equal to a set value, transmits the abnormality to the notification member 400.
  • the alarm generated by the notification member 400 may appear not only in an audible form such as a sound alarm, but also in a visual form such as a flashing lamp or a display on a navigation or display.
  • the alarm member 400 may receive a signal from a BMS and provide a notification, or may be a notification member 400 connected to the battery itself to provide a notification.
  • the positions of the sensor members 300, 310, and 320 and the notification member 400 are not limited as long as the changes occurring in the partitioning means 210, 211, and 212 can be sensed and transmitted. However, in order to increase the density of the battery, it is located in the space generated by the sealing part between the receiving part 100 and the gas storage part 200 as shown in FIG. 3, or above the gas storage part 200 as shown in FIG. In order to measure the changing pressure and transmit it, it may be located at a portion that expands by the change of the gas storage unit 200.
  • the one-way valves 500 and 510 are used to move a gas or a desired substance, for example, an electrolyte solution only in a certain direction.
  • the one-way valve (500, 510) may be provided to move the gas generated in the receiving unit 110 only to the gas storage unit 200 as shown in FIG. 2, and material in the gas storage unit 200 as shown in FIG. , For example, it may be provided to move the electrolyte to the receiving unit 110.
  • the partitioning means 210 may be used to provide a material consumed according to the use of the battery, such as an electrolyte, for example, an electrolyte.
  • the partitioning means 210 is expanded or moved by the gas introduced by the first one-way valve 500. Thereafter, the pressure of the portion containing the material consumed by the expansion or movement of the partitioning means 210, for example, a material such as an electrolyte is increased. Accordingly, the consumable material is moved to the battery by the second one-way valve 510 connected to the part containing the consumable material.
  • the partitioning means 210 uses a pressure change according to gravity and generated gas, and in a general case, the electrolyte is present in the gas storage unit 200 due to a force such as gravity, and the second It is moved to the receiving part 100 through the one-way valve 510.
  • the position of the gas storage unit 200 may exist on the side or upper surface for even distribution of the electrolyte, if the second one-way valve 510 can move the electrolyte in only one direction, but before the gas is generated, the electrolyte In order to prevent this movement, it is desirable to be on the lower surface.
  • the gas storage unit 200 may be present on both the lower surface and both sides.
  • the partitioning means 210 of the battery reaches a certain portion, such as a partitioning means located at an end portion adjacent to the outer surface of the battery case, the movement of the partitioning means is detected by the sensor member 300.
  • the sensor member 300 may transmit the signal to the notification member indicating whether the battery is a danger signal or stop, or when detecting the signal, may stop the function of the battery.
  • the battery cell according to the present invention may notify the state of the battery before the function of the battery is stopped or an accident such as an explosion occurs due to the partitioned gas storage space in the gas storage unit.
  • the existing invention has a configuration that discharges gas inside the battery or only informs the expansion of the battery case by gas, but due to the division of the gas storage space, a signal can be given to the battery user according to the degree of gas generation. It makes it possible to prepare for an accident.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 전지 셀은 전극조립체와 전해액이 있는 전지케이스의 수납부;와 그 외측에 저장공간이 2개 이상으로 구획된 가스저장부; 및 선세부재가 구비되어 있는 전지 셀로서, 상기 2개 이상으로 구획된 가스저장부에 가스가 차면 상기 센서부재에 의해 신호가 감지되는 것을 특징으로 한다. 이렇게 감지된 신호는 추가되는 알림 부재에 의해 설정 값을 벗어날 경우 위험을 알려 사고를 예방할 수 있도록 한다.

Description

위험감지 전지 셀
본 출원은 2019년 05월 03일자 한국 특허 출원 제 2019-0052388 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원 발명은 위험방지 전지 셀에 관한 것으로, 상세하게는 2개 이상의 가스 저장공간을 가지는 가스저장부와 상기 가스저장부 외면에 구비된 센서부재를 포함하는 전지 셀에 대한 것이다.
최근 고갈되는 자원 및 다양한 에너지 수요로 인하여 에너지 저장 및 사용에 관한 관심이 증가하고 있다. 이로 인하여 고에너지, 고밀도화 된 전지의 수요 또한 증가하고 있다. 하지만 이러한 전지는 전지의 단락으로 인한 발화 및 폭발의 위험 가능성을 내재하고 있다. 특히 충방전과정에서 내부 가스가 발생하는 경우, 전지의 오작동으로 인하여 전지가 발열 및 폭발할 수 있고 전지케이스의 파단이 발생하는 경우 내부의 유해가스 및 화학물질의 유출의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 전지의 안전성 향상을 위하여 퓨즈, 보호회로 등의 안전장치를 구비하고 있고, 최근에는 전지 내부의 가스를 배출시키는 방안도 고려되고 있지만, 사고의 발생 전 전지 내부의 유해가스를 측정해 위험발생 시점을 예측할 수 있도록 도와주는 장치가 없어 전지로 인한 발열 및 폭발 외 전지 기능의 정지에 따른 사고를 예방할 수 없는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2011-0072733호(2011.06.29.)(선행문헌1)에는 내부가스를 용이하게 방출함으로써 전지 두께를 감소시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 하여 가스가 인입되는 가스통로 및 가스방(130)을 가지고 있지만, 이러한 전지방이 구획되어 있지 않고 전지 셀 내부의 상태를 측정하여 설정된 영역을 벗어나면 이를 알려주는 센서부재를 가지지 않는 점에서 차이가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2017-0040919호(2017.04.14.)(선행문헌2)에서는 전지 셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하여 전지 셀의 국부적인 부피 팽창 변화를 감지하여 신호를 송신하는 센싱 프로브를 가지고 있지만, 전지 셀 자체에 별도의 가스를 저장하는 가스저장부를 가지고 있지 않다는 점에서 차이가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0061836호(2015.06.05.)(선행문헌3)에서는 가스 포켓이라는 가스 및 전해액이 배출되는 통로가 구비되어 있다는 점에서는 유사하나, 상기 선행문헌3은 활성화 과정을 통한 최초의 충방전시 발생한 가스를 배출하기 위한 디개싱 공정 과정에서 가스 및 파우치 내부의 전해액을 관리하기 위한 점에서 본원발명과 차이가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2017-0050926호(2017.05.11.)(선행문헌4)에서는 가스배출을 유도하는 가스 배출부를 및 상기 가스 배출부에서 발생하는 변위를 감지하여 전기적 신호를 발생시키는 감지부를 구비한 점에서는 본원발명과 유사하나, 별도의 가스저장부를 가지고 있지 않다는 점에서 차이가 있다.
따라서 구획된 가스저장부 및 가스가 설정된 영역을 벗어나면 이를 감지해 사용자에게 사전에 위험을 예방하도록 하는 구성은 제시된 바가 없다.
-선행기술문헌-
-특허문헌
한국 공개특허공보 제10-2011-0072733호(2011.06.29.)
한국 공개특허공보 제10-2017-0040919호(2017.04.14.)
한국 공개특허공보 제10-2015-0061836호(2015.06.05.)
한국 공개특허공보 제10-2017-0050926호(2017.05.11.)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전지 셀 자체의 위험을 미리 감지할 수 있는 전지 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명은 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 수납부 내에 수납되어 있는 전지 셀에 있어서, 상기 수납부의 외측에는 상기 전지 셀 내부에서 발생한 가스를 저장하는 가스저장부가 형성되고, 상기 가스저장부에는 가스저장부의 공간을 2개 이상으로 구획할 수 있는 구획수단이 더 구비될 수 있다.
상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면을 열융착한 제1밀봉부가 형성될 수 있다.
상기 수납부와 상기 가스저장부 사이에는 제2밀봉부가 형성될 수 있다.
상기 전지 셀 내부의 가스가 소정 압력이상으로 팽창하면 가스저장부로 가스를 유도하는 제1 일방향 밸브가 제2밀봉부에 구비할 수 있다.
상기 가스저장부 외면에는 각 구획수단에 따른 신호를 감지하는 센서부재가 구비될 수 있다.
상기 센서부재는 접촉 센서, 압력 센서 및 온도 센서 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 센서부재는 접촉 센서, 압력 센서 및 온도 센서 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 가스 저장부의 제1구획이 가스 등에 의해 찬 경우 제1구역에 장착된 상기 센서부재에 의해 감지되고, 위험수위로 설정된 제(N-1)구획이 찬 경우 제(N-1)구역에 장착된 상기 센서부재에 의해 감지되고, 마지막 구획이 팽창한 경우 가스배출이 되어 전지의 기능을 정지시킬 수 있다.
상기 센서부재는 알림부재와 연결되어 있으며, 설정 값을 벗어날 경우 알림부재에 신호를 전달할 수 있다.
상기 구획수단은 가스로 인한 팽창 시 전지 셀의 외벽보다 파손되기 쉬운 소재로 이루어질 수 있다.
상기 구획수단은 가스로 인한 팽창시 전지 셀의 외벽보다 변형되기 쉬운 소재로 이루어질 수 있다.
상기 구획수단의 변형에 따라 가스가 유입되는 부분이 아닌 공간 중 한 공간의 부피가 줄어드는 축소부를 포함할 수 있다.
상기 축소부는 상기 수납부 방향으로 물질을 이동시킬 수 있는 일방향 밸브가 제2밀봉부에 구비될 수 있다.
가스 발생 전 상기 축소부가 가스유입시 구획수단의 변형에 따라 부피가 커지는 확장부보다 부피가 클 수 있다.
본원 발명은 상기 전지 셀을 포함하는 전지팩일 수 있다.
또한 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
또한 상기 디바이스는 모바일 전자기기, 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템일 수 있다.
본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
도 1은 기존의 파우치 형태의 전지 셀의 평면도이다.
도 2는 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단을 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 평면도이다.
도 3은 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단을 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 측면도이다.
도 4는 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단에 주입부를 더 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 평면도이다.
도 5는 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단에 주입부를 더 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 측면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 기존의 파우치 형태의 전지 셀의 평면도이고, 도 2는 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단을 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 평면도, 도 3은 도 2의 전지 셀의 측면도이다. 또한 도 4는 본원발명에 따른 가스저장부 및 구획수단에 주입부를 더 포함하는 파우치 형태의 전지 셀의 평면도이고, 도 5는 도 4의 전지 셀의 측면도이다.
기존의 파우치 형태의 전지 셀은 도 1과 같이 전극조립체(110)를 수납하는 수납부(100)의 주위가 밀봉된 형태를 가지고 있다. 이에, 기존의 전지 셀은 전극조립체(110)의 작동시 발생하는 가스에 의해 수납부의 밀봉이 약해지거나 수납부가 파열되는 문제점이 발생하였다. 이를 방지하기 위해 가스를 저장하기 위해 가스저장부를 두는 형태가 고려되었으나, 이는 가스를 수용할 수 있는 포켓 형태로 가스 발생여부로 인한 전지 셀의 위험을 미리 알려주는 역할은 수행하지 못하였다.
이에 반해 본원발명에 따른 파우치 형태의 전지 셀은 도 2와 같이 전극조립체(110)가 수납되어 있는 수납부(100)의 외측에 가스저장부(200)를 두고 있다. 상기 가스저장부(200)는 구획수단(210)을 가지고 있어 상기 가스저장부(200)를 일정한 구획으로 나누고 있다.
상기 수납부(100)는 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 내장한 상태에서 외주변이 열융착되어 있는 형태로 형성되어 있다. 상기 수납부(100)는 라미네이트 시트의 모양을 변형하여 형성된다. 상기 수납부(100)는 외면에서 보았을 때, 상기 전극조립체(110)가 안착될 수 있는 공간이 돌출되어 있는 형태로 존재한다.
상기 가스저장부(200)는 상기 수납부(100)와 동일하게 라미네이트 시트의 모양을 변형하여 일정한 공간, 즉 돌출되어 있는 공간을 형성할 수도 있고, 밀봉부 형성시 상기 가스저장부(200)에 해당되는 부분을 밀봉하지 않는 방법으로 형성될 수도 있다.
이 때, 상기 가스저장부(200)와 수납부(100) 사이 또한 밀봉되어 나뉘어져 있다. 상기 가스저장부(200)와 수납부(100) 사이의 밀봉부는 수납부(100)와 가스저장부(200) 사이의 물질이동을 방지하는 역할을 한다. 상기 가스저장부(200)와 수납부(100) 사이의 밀봉부에는 제1 일방향 밸브(500)가 존재하여 가스만을 이동할 수 있도록 할 수 있다.
본원발명에 따른 전지 셀은 상기 가스저장부(200)의 형태에 따라 신호전달 방법이 달라질 수 있다. 일례로, 상기와 같이 상기 가스저장부(200)가 돌출되어 있는 공간으로 이루어져 있는 경우, 상기 가스저장부(200)내에 존재하는 구획수단(210)의 파손을 인지하여 신호를 전달하거나, 압력차, 전위차를 전달하여 신호를 전달할 수도 있다. 또한, 상기 가스저장부(200)가 돌출되어 있지 않으면서 단순히 밀봉되지 않은 부분으로만 존재하는 경우, 압력차나 전위차를 이용하여 신호를 전달할 수도 있으나, 상기 가스저장부(200)의 팽창 정도를 파악하여 신호를 전달할 수도 있다. 본원발명은 상기 예시에 한정되지 않고 상기 가스저장부(200) 내의 가스에 따른 변화를 감지할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.
상기 가스저장부(200)의 위치는 상기 수납부(110)의 외측에 존재하며 상기 수납부(110)와 연결될 수 있으면 전지 셀 내의 어느 부분에 형성되어도 무관하다. 즉, 상기 수납부(100)의 측면, 하면, 상면이 모두 가능하다. 하지만, 상기 수납부(100)의 상면은 전극리드가 돌출되어 가스 수납을 위한 공간 형성이 용이하지 않다는 점에서 바람직하지 않다. 또한, 상기 가스저장부(200)를 자동 전해액 주입장치로 사용할 경우, 중력을 사용하여 전해액이 주입되지 못하게 하기 위해 하부에 상기 가스저장부(200)를 배치할 수 있다.
본원발명에 따른 전지 셀은 전지의 작용에 의해 가스가 발생하는 전지에 모두 적용될 수 있으므로, 전해액을 사용하는 전지뿐 아니라 분리막 대신 고체전해질을 사용하는 전고체전지에도 사용될 수 있다.
상기 가스저장부(200)는 가스 저장공간을 2개 이상으로 구획할 수 있는 구획수단(210)이 더 구비되어 있다. 구획수단(210)의 개수는 상기 가스저장부(200)의 가스 저장공간을 구획할 수 있을 수 있으면 그 개수는 제한되지 않으나, 구획을 위해서는 1개 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 가스저장부(200)의 크기 및 역할을 고려하여 보았을 때, 상기 구획수단(210)의 개수는 7개 이하가 적당하다. 상기 구획수단(210)이 파괴되거나 변형되면, 상기 구획수단(210)과 연결되어 있는 센서부재(300, 310, 320)가 상기 구획수단(210)에서 발생한 신호를 각각 감지하고, 감지된 신호는 알림부재(400)에 전달되어 사용자에게 알람을 전달한다.
상기 구획수단(210)은 파우치에 사용한 소재와 동일한 소재를 사용하되, 그 소재의 밀봉정도를 달리하거나 파우치의 소재보다 손상되기 쉬운 소재를 사용할 수도 있다. 또한 구획수단(210)마다 그 소재를 달리할 수 있고, 구획수단(210)에 일정한 압력이 가해질 경우 일부분이 이동 후 회복될 수 있는 탄성력을 가진 구조일 수도 있다. 이는 전지 셀의 크기 및 형태, 상기 센서부재(300, 310, 320)의 민감도 및 형태에 따라 달라질 수 있다. 또한 도 4와 같이 그 구획수단(210)이 팽창되거나, 변형될 수 있다.
상기 구획수단(210)의 크기는 각 구획수단(210)의 역할에 따라 달라질 수 있다. 상기 가스저장부(200)가 가스만을 저장하는 경우, 첫번째 구획수단(211)의 위치는 상기 가스저장부(200)의 2/3지점, 즉 가스가 유입되는 부분의 공간이 더 크고, 상기 첫번째 구획수단(211) 이후에 구비되어 있는 구간이 더 작은 형태가 될 수 있다. 하지만, 도 4와 같이 전해액 등의 물질이 전지케이스 수납부(100)로 이동되는 전지 셀의 경우, 첫번째 구획수단(210)의 위치는 가스저장부의 1/5의 구간, 즉 가스가 유입되는 부분의 공간이 물질이 위치하는 구간보다 적을 수도 있다. 따라서 상기 가스저장부(200)의 각 구획수단(210)의 위치는 그 역할에 따라 다를 수 있다.
상기 구획수단(210) 간의 이격 거리는 구획수단(210)의 역할에 따라 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 또한 구획수단(210)이 받는 압력에 따라 이격 거리가 달라질 수 있다. 하지만 각 이격 거리의 합은 가스저장부(200)의 크기의 1/2을 넘을 수는 없다.
상기 구획수단(200)은 첫번째 구획수단(211)에서 200kgf, 두번째 구획수단(212)에서 350kgf, 세번째 구획수단(213)에서 500kgf의 압력에서 각각 파괴되거나 구획수단이 열려 센서부재(300)에 신호를 전달할 수 있다. 이는 과충전에 따른 압력의 변화에 따른 것으로, 첫번째 구획수단(211)에서는 이상충전 또는 과충전시 발생하는 신호를 알려줄 수 있고, 두번째 구획수단(212)에서는 상기 이상상태가 지속여부를 알려줄 수 있다. 또한 세번째 구획수단(213)에서는 셀의 폭발 및 화재 발생 가능성을 알려줄 수 있고 세번째 구획수단(213) 이후 더 압력이 높아지면, 그 신호를 감지해 전지의 기능을 정지시킬 수 있다. 이는 구획수단(210)의 개수에 따라 그 역할이 추가될 수 있고, 역할이 달라질 수 있지만 기본적으로 셀의 이상여부를 사용자에게 알려주는 역할을 한다. 또한 상기 압력은 셀에 이상이 발생할 경우, 전지 셀이 받는 압력에 따라 변화할 수 있다.
전지의 기능 정지는 전지에 제공되는 전류가 차단되는 방법, 전지의 기능을 방해하는 물질을 첨가하거나, 상기 물질이 유입될 수 있도록 하는 방법 등을 고려할 수 있으나, 전지의 기능을 차단하는 모든 방법이 적용될 수 있다.
상기 센서부재(300, 310, 320)는 상기 구획수단(210)의 변화를 감지할 수 있는 방식이면 제한이 없다. 일례로, 상기 센서부재(300, 310, 320)는 접촉, 압력, 온도 센서일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 센서부재(300, 310, 320)는 각각 다른 방식으로 상기 구획수단(320)의 변화를 감지할 수도 있으나, 제조의 편이성을 위해 같은 방식으로 감지하는 것이 바람직하다.
상기 센서부재(300, 310, 320)는 신호를 감지하여, 그 신호가 설정 값 이상일 경우, 알림부재(400)에 이상여부를 전달한다. 상기 알림부재(400)에서 발생하는 알람은 소리 알람과 같은 청각적 형태뿐 아니라 점멸등, 또는 네비게이션이나 디스플레이에의 표시와 같은 시각적 형태로도 나타날 수 있다. 상기 알람부재(400)는 BMS에서 신호를 받아 알림을 제공하는 형태일 수도 있고, 전지 자체와 연결된 알림부재(400)에서 알림을 제공하는 형태일 수도 있다.
상기 센서부재(300, 310, 320)와 상기 알림부재(400)의 위치는 구획수단(210, 211, 212)에서 발생한 변화를 감지할 수 있고 이를 전달하기 위해서라면 제한되지 않는다. 다만, 전지의 밀도를 높이기 위해, 도 3과 같이 수납부(100)와 가스저장부(200) 사이의 밀봉부에 의해 발생하는 공간에 위치하거나, 도 5와 같이 상기 가스저장부(200) 위에서 변화하는 압력을 측정하여 이를 전달하기 위해 가스저장부(200)의 변화에 의해 팽창하는 부분에 위치할 수 있다.
상기 일방향 밸브(500, 510)는 가스나 원하는 물질, 예를 들어 전해액을 일정한 방향으로만 이동시키기 위해 사용된다. 일방향 밸브는(500, 510) 도 2와 같이 수납부(110)에서 발생한 가스를 가스저장부(200)로만 이동시킬 수 있도록 구비될 수 있고, 도 4와 같이 가스저장부(200)에 있는 물질, 예를 들어 전해액을 수납부(110)로 이동시키기 위해 구비될 수도 있다.
도 4에서 볼 수 있듯 상기 구획수단(210)은 전해액 등 전지의 사용에 따라 소모되는 물질, 일례로 전해액을 전지에 제공되기 위해 사용될 수도 있다. 상기 구획수단(210)은 제1 일방향 밸브(500)에 의해 유입되는 가스에 의해 팽창되거나 이동하게 된다. 이후 상기 구획수단(210)의 팽창 또는 이동에 의해 소모되는 물질, 일례로 전해액과 같은 물질이 포함된 부분의 압력을 증가시킨다. 이로 인해 소모 물질이 포함된 부분과 연결되어 있는 제2 일방향 밸브(510)에 의해 전지로 소모 물질이 이동하게 된다. 즉, 상기 구획수단(210)은 중력 및 발생하는 가스에 따른 압력 변화를 이용하여, 일반적인 경우에는 중력과 같은 힘에 의해 상기 전해액이 가스저장부(200)에 존재하다가 가스의 발생으로 인해 제2 일방향 밸브(510)를 통해 상기 수납부(100)로 이동하게 된다. 이 때, 상기 가스저장부(200)의 위치는 제2 일방향 밸브(510)가 전해액의 이동을 일방향으로만 이동할 수 있다면, 전해액의 고른 분산을 위해 측면이나 상면에 존재할 수 있으나, 가스 발생 전에 전해액이 이동하는 것을 방지하기 위해서는 하면에 있는 것이 바람직하다. 물론, 이 때 가스저장부(200)는 하면 및 양 측면 모두에 존재하는 것도 가능하다.
또한 전지의 구획수단(210)이 소모 물질이 포함된 부분의 전지케이스 외면과 인접한 끝부분에 위치한 구획수단 등 일정 부분에 다다르게 되면 구획수단의 이동이 센서부재(300)에 의해 감지된다. 센서부재(300)는 상기 신호를 전지의 위험신호 또는 정지여부를 알림부재에 전달하거나, 상기 신호 감지시, 전지의 기능을 정지시킬 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
-부호의 설명-
100 : 수납부
110 : 전극조립체
200 : 가스저장부
210 : 구획수단
211 : 첫번째 구획수단
212 : 두번째 구획수단
213 : 세번째 구획수단
300, 310, 320 : 센서부재
400 : 알림부재
500 : 제1 일방향 밸브
510 : 제2 일방향 밸브
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전지 셀은 가스저장부내의 구획된 가스 저장공간에 의해 전지의 기능이 정지하거나 폭발 등의 사고가 발생하기 전 전지의 상태를 알려줄 수 있다.
기존의 발명은 전지 내부의 가스를 배출시키는 구성을 가지거나 가스에 의한 전지케이스의 팽창만을 알려주었지만, 가스 저장공간의 구획으로 인하여 가스발생의 정도에 따라 전지 사용자에게 신호를 줄 수 있어 전지에 의한 사고에 대비를 할 수 있도록 하고 있다.

Claims (16)

  1. 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 수납부 내에 수납되어 있는 전지 셀에 있어서,
    상기 수납부의 외측에는 상기 전지 셀 내부에서 발생한 가스를 저장하는 가스저장부가 형성되고,
    상기 가스저장부에는 가스저장부의 공간을 2개 이상으로 구획할 수 있는 구획수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지케이스에는 전극조립체 및 전해액을 내장한 상태에서 외주면을 열융착한 제1밀봉부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수납부와 상기 가스저장부 사이에는 제2밀봉부가 형성된 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀 내부의 가스가 소정 압력이상으로 팽창하면 가스저장부로 가스를 유도하는 제1 일방향 밸브가 제2밀봉부에 구비된 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스저장부 외면에는 각 구획수단에 따른 신호를 감지하는 센서부재가 구비된 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서부재는 접촉 센서, 압력 센서 및 온도 센서 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가스 저장부의 제1구획이 가스 등에 의해 찬 경우 제1구역에 장착된 상기 센서부재에 의해 감지되고,
    위험수위로 설정된 제(N-1)구획이 찬 경우 제(N-1)구역에 장착된 상기 센서부재에 의해 감지되고,
    마지막 구획이 찬 경우 가스배출이 되어 전지의 기능을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 센서부재는 알림부재와 연결되어 있으며,
    설정 값을 벗어날 경우 알림부재에 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구획수단은 가스로 인한 팽창 시 전지 셀의 외벽보다 파손되기 쉬운 소재로 이루어진 전지 셀.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구획수단은 가스로 인한 팽창시 전지 셀의 외벽보다 변형되기 쉬운 소재로 이루어진 전지 셀.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구획수단의 변형에 따라 가스가 유입되는 부분이 아닌 공간 중 한 공간의 부피가 줄어드는 축소부를 포함하는 전지 셀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 축소부는 상기 수납부 방향으로 물질을 이동시킬 수 있는 제2 일방향 밸브가 제2밀봉부에 구비된 것을 포함하는 전지 셀.
  13. 제10항에 있어서,
    가스 발생 전 상기 축소부가 가스유입시 구획수단의 변형에 따라 부피가 커지는 확장부보다 부피가 큰 것을 포함하는 전지 셀.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전지 셀을 포함하는 전지팩
  15. 제 14항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 전자기기, 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스
PCT/KR2020/005286 2019-05-03 2020-04-22 위험감지 전지 셀 WO2020226303A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080004286.4A CN112514139B (zh) 2019-05-03 2020-04-22 危险感测电池单元
EP20802360.6A EP3832755A4 (en) 2019-05-03 2020-04-22 DANGER DETECTION BATTERY CELL
US17/425,165 US20220102806A1 (en) 2019-05-03 2020-04-22 Danger Sensing Battery Cell
JP2021537430A JP7205984B2 (ja) 2019-05-03 2020-04-22 危険感知電池セル

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190052388A KR102446570B1 (ko) 2019-05-03 2019-05-03 위험감지 전지 셀
KR10-2019-0052388 2019-05-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020226303A1 true WO2020226303A1 (ko) 2020-11-12

Family

ID=73051128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/005286 WO2020226303A1 (ko) 2019-05-03 2020-04-22 위험감지 전지 셀

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220102806A1 (ko)
EP (1) EP3832755A4 (ko)
JP (1) JP7205984B2 (ko)
KR (1) KR102446570B1 (ko)
CN (1) CN112514139B (ko)
WO (1) WO2020226303A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11982660B2 (en) * 2021-06-17 2024-05-14 GM Global Technology Operations LLC Quality control system for analyzing the quality of a battery cell through analysis of a physical property of a gas formed during a cell formation process and a method of analyzing the same

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060076926A1 (en) * 2004-09-24 2006-04-13 Lee Hyung B Battery pack
JP2007213873A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Gs Yuasa Corporation:Kk 蓄電池
KR100824897B1 (ko) * 2005-12-29 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 전지 및 그 형성 방법
KR20110072733A (ko) 2009-12-23 2011-06-29 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법
KR20150061836A (ko) 2013-11-28 2015-06-05 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 이차 전지
KR20170040919A (ko) 2015-10-06 2017-04-14 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
KR20170050926A (ko) 2015-11-02 2017-05-11 주식회사 엘지화학 가스 배출부의 변위를 감지하여 배터리 셀 스웰링을 방지하는 이차 전지, 이차 전지 충전 시스템 및 이차 전지 제조 방법
KR20170118448A (ko) * 2016-04-15 2017-10-25 주식회사 엘지화학 2차 전지
KR101930086B1 (ko) * 2012-07-09 2018-12-17 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지의 제조방법
KR20190052388A (ko) 2017-11-08 2019-05-16 엘지전자 주식회사 공기조화기

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000100481A (ja) * 1998-09-18 2000-04-07 Fuji Heavy Ind Ltd 電動車両用バッテリボックス
US8071231B2 (en) 2006-08-28 2011-12-06 Lg Chem, Ltd. Secondary battery including one-way exhaust valve
KR101866355B1 (ko) * 2011-03-25 2018-06-12 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 이차전지의 가스배출장치
JP2012243556A (ja) 2011-05-19 2012-12-10 Hitachi Ltd ラミネート電池とその膨張検知方法および電池モジュール
KR101925934B1 (ko) * 2012-09-06 2018-12-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101600138B1 (ko) * 2013-06-12 2016-03-04 주식회사 엘지화학 가스 검지관을 구비한 이차전지
CN203644887U (zh) * 2013-11-15 2014-06-11 东莞新能源科技有限公司 一种软包装锂离子电池
US20170222197A1 (en) * 2014-07-14 2017-08-03 Kaneka Corporation Battery pack and power storage unit including plurality of same
TWI517482B (zh) 2015-02-16 2016-01-11 有量科技股份有限公司 鋰電池的排氣結構

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060076926A1 (en) * 2004-09-24 2006-04-13 Lee Hyung B Battery pack
KR100824897B1 (ko) * 2005-12-29 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 전지 및 그 형성 방법
JP2007213873A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Gs Yuasa Corporation:Kk 蓄電池
KR20110072733A (ko) 2009-12-23 2011-06-29 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법
KR101930086B1 (ko) * 2012-07-09 2018-12-17 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지의 제조방법
KR20150061836A (ko) 2013-11-28 2015-06-05 주식회사 엘지화학 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 이차 전지
KR20170040919A (ko) 2015-10-06 2017-04-14 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
KR20170050926A (ko) 2015-11-02 2017-05-11 주식회사 엘지화학 가스 배출부의 변위를 감지하여 배터리 셀 스웰링을 방지하는 이차 전지, 이차 전지 충전 시스템 및 이차 전지 제조 방법
KR20170118448A (ko) * 2016-04-15 2017-10-25 주식회사 엘지화학 2차 전지
KR20190052388A (ko) 2017-11-08 2019-05-16 엘지전자 주식회사 공기조화기

Also Published As

Publication number Publication date
JP7205984B2 (ja) 2023-01-17
CN112514139A (zh) 2021-03-16
EP3832755A1 (en) 2021-06-09
US20220102806A1 (en) 2022-03-31
KR20200127717A (ko) 2020-11-11
KR102446570B1 (ko) 2022-09-23
CN112514139B (zh) 2023-11-07
JP2022500839A (ja) 2022-01-04
EP3832755A4 (en) 2021-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017061728A1 (ko) 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
CN106058119B (zh) 电池组
WO2009157676A2 (ko) 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2013111960A1 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022031056A1 (ko) 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
WO2021015436A1 (ko) 차량 배터리 화재 감지 장치 및 감지 방법
WO2017090866A1 (ko) 소화 장치가 포함된 배터리 팩 및 이를 이용한 제어 방법
WO2021075759A1 (ko) 차량 배터리 화재 감지 장치 및 감지 방법
WO2015174714A1 (ko) 스페이서를 포함하는 전지팩
WO2020226303A1 (ko) 위험감지 전지 셀
WO2018151415A1 (ko) 열팽창성 테이프를 포함하는 안전성이 개선된 배터리 셀 및 이의 제조방법
WO2023148278A1 (en) Battery arrangement
WO2021235652A1 (ko) 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지
WO2021221446A1 (ko) 배터리 팩, 그것을 포함하는 전자 디바이스, 및 자동차
WO2021002712A1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 전력 저장 장치
WO2022014888A1 (ko) 안전성이 향상된 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
WO2018135720A1 (ko) 배터리 셀
WO2023068647A1 (ko) 스웰링 감지 수단을 구비한 배터리 모듈
WO2022050731A1 (ko) 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차
WO2023243875A1 (ko) 화재 안전성을 개선한 배터리 팩
WO2023080581A1 (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈과 배터리 팩
WO2022035296A1 (ko) 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 자동차
CN220692109U (zh) 电池单体的端盖、电池单体、电池及用电装置
WO2024122928A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2022255787A1 (ko) 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20802360

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021537430

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020802360

Country of ref document: EP

Effective date: 20210305

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE