WO2022220653A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2022220653A1
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vent
secondary battery
density polyethylene
linear low
comonomer
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PCT/KR2022/005499
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강민형
김상훈
송대웅
유형균
임훈희
황수지
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having a vent member.
  • Secondary batteries can be applied to various products and have excellent electrical characteristics such as high energy density. Secondary batteries are widely used not only in portable devices, but also in electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) powered by electricity. Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving environmental friendliness and energy efficiency in that they can significantly reduce the use of fossil fuels and do not generate by-products in the process of energy consumption.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • водород batteries include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • an electrode assembly including at least one unit cell having a cathode/separator/cathode structure is generally housed in a case of a laminate sheet in which an outer layer, a metal barrier layer, and a sealant layer are sequentially stacked, and the sealant of the sealant layer The electrode assembly is sealed by fusion of resin.
  • the battery may be ignited due to various causes, such as a short circuit inside the secondary battery, overcharge or overdischarge, and temperature control. At this time, the temperature inside the secondary battery rapidly rises, and at the same time, thermal propagation in which heat is transferred to adjacent cells may occur, which may further increase the fire.
  • an object of the present invention is to provide a secondary battery with improved safety by inducing gas discharge in a specific direction.
  • an object of the present invention is to provide a secondary battery with improved safety because it is easier to induce gas discharge into the vent induction region.
  • a case including an accommodating part accommodating the electrode assembly therein, a sealant resin, and a sealing part formed to seal the electrode assembly;
  • a lead film formed to surround a portion of an outer surface of the electrode lead and interposed between the electrode lead and the case;
  • a vent member comprising a linear low-density polyethylene having a comonomer of 6 or more carbon atoms;
  • the sealing part includes a vent guide region including the vent member
  • It relates to a secondary battery, characterized in that the width of the vent induction region is narrower than the width of the sealing portion other than the vent induction region.
  • a width of the vent inducing region may be 40% to 80% of a width of the sealing portion other than the vent inducing region.
  • a third embodiment according to the first or second embodiment,
  • the width of the vent inducing region may be narrower than the width of the sealing portion other than the vent inducing region.
  • the tape may include polyimide, polyethylene terephthalate (PET), or a mixture thereof.
  • a fifth embodiment according to the first or second embodiment,
  • the width of the vent inducing region may be narrower than the width of the sealing portion other than the vent inducing region.
  • the resin may include a fluorine-based resin, a silicone resin, or a mixture thereof.
  • a seventh embodiment according to any one of the first to sixth embodiments,
  • the vent induction region may be formed in a sealing portion next to the electrode leads except for the region between the electrode leads.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 to 8 carbon atoms.
  • a ninth embodiment according to any one of the first to eighth embodiments,
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may have a lower melting point than the sealant resin.
  • the vent member may be melted at 100° C. to 120° C. to vent the gas.
  • the vent member may be vented at a pressure of 1.5 atm or more.
  • the maximum sealing strength at 100° C. or higher of the vent member may be less than 6 kgf/15 mm.
  • the average sealing strength at 100° C. or higher of the vent member may be less than 4.5 kgf/15 mm.
  • a fourteenth embodiment according to any one of the first to thirteenth embodiments,
  • the maximum sealing strength at room temperature to 60° C. of the vent member may be 6 kgf/15 mm or more.
  • An average sealing strength at room temperature to 60° C. of the vent member may be 4.5 kgf/15 mm or more.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be polymerized in the presence of a metallocene catalyst.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms may be 15% by weight or less compared to 100% by weight of the linear low density polyethylene having 6 or more comonomers.
  • the polydispersity index (PDI) of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 4 or less.
  • a difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 10° C. or less.
  • the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 90°C to 115°C.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may have a melting point of 100°C to 130°C.
  • the weight average molecular weight of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 100,000 g/mol to 400,000 g/mol.
  • the secondary battery may be a pouch-type secondary battery.
  • the vent member may have a maximum sealing strength at 100° C. to 120° C. of less than 6 kgf/15 mm.
  • the vent member may have an average sealing strength at 100° C. to 120° C. of less than 4.5 kgf/15 mm.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms may be 5 wt% to 15 wt% based on 100 wt% of the linear low-density polyethylene.
  • the linear low-density polyethylene may have a Poly Dispersity Index (PDI) of 1 to 4.
  • PDI Poly Dispersity Index
  • the vent member may have a maximum sealing strength at 120° C. or higher of less than 3 kgf/15 mm.
  • the vent member may have an average sealing strength at 120° C. or higher of less than 2 kgf/15 mm.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention by forming a narrow width of the sealing portion in the vent inducing region, it may be easier to induce gas discharge into the vent inducing region. Accordingly, the safety of the battery may be improved.
  • a vent member including a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is provided in the vent inducing region to induce gas discharge into the vent inducing region. Accordingly, the safety of the battery is improved.
  • FIG. 1 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
  • FIG 3 is a plan view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a portion of a vent induction region in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the axis B-B′ of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion of a vent induction region in a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which a vent is generated in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • a secondary battery includes an electrode assembly to which an electrode lead is attached; a case including a housing part for accommodating the electrode assembly therein, and a sealing part including a sealant resin and a sealing part formed to seal the electrode assembly; a lead film formed to surround a portion of an outer surface of the electrode lead and interposed between the electrode lead and the case; and a vent member including a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms, wherein the sealing part includes a vent inducing region including the vent member, and the width of the vent inducing region is the vent inducing region It is characterized in that it is narrower than the width of other sealing parts except for the area.
  • FIG. 1 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 10 includes an electrode assembly 12 to which an electrode lead 11 is attached, and a case 13 .
  • the electrode assembly 12 includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator.
  • a positive electrode plate and a negative electrode plate may be sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
  • the positive electrode plate may include a metal thin plate having excellent conductivity, for example, a positive electrode current collector made of aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on at least one surface thereof.
  • the positive electrode plate may include a positive electrode tab made of a metal material, for example, an aluminum (Al) material, at one end of the positive electrode plate.
  • the positive electrode tab may protrude from one end of the positive electrode plate.
  • the positive electrode tab may be welded to one end of the positive electrode plate or bonded using a conductive adhesive.
  • the negative electrode plate may include a conductive metal thin plate, for example, a negative electrode current collector made of copper (Cu) foil, and a negative electrode active material layer coated on at least one surface thereof.
  • the negative electrode plate may include a negative electrode tab formed of a metal material, for example, a nickel (Ni) material at one end. The negative electrode tab may protrude from one end of the negative electrode plate. The negative electrode tab may be welded to one end of the negative electrode plate or may be bonded using a conductive adhesive.
  • the separator is positioned between the positive and negative plates to electrically insulate the positive and negative plates from each other.
  • the separator may be a porous membrane between the positive and negative plates to allow lithium ions to pass through each other.
  • the separator may include, for example, a porous membrane using polyethylene (PE), polypropylene (PP), or a composite film thereof.
  • An inorganic coating layer may be provided on the surface of the separator.
  • the inorganic coating layer may have a structure in which inorganic particles are bonded to each other by a binder to form an interstitial volume between the particles.
  • the electrode assembly 12 is a jelly-roll (winding type) electrode assembly having a structure in which long sheet-shaped positive electrodes and negative electrodes are wound in a state in which a separator is interposed, and a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are interposed with a separator.
  • a stack type (stacked type) electrode assembly that is sequentially stacked in one state, a stack of bi-cells or full-dells in which positive and negative electrodes of a predetermined unit are stacked with a separator interposed therebetween / It may be a folding type electrode assembly or the like.
  • the case 13 includes an accommodating part 13a accommodating the electrode assembly 12 , and a sealing part 13b formed to seal the electrode assembly 12 .
  • the sealing part 13b may include a sealant resin, and the sealant resin may be fused along an outer circumferential surface of the accommodation part 13a to seal the electrode assembly 12 .
  • the case 13 may be provided in the form of a film having a multilayer structure including an outer layer for external impact protection, a metal barrier layer for blocking moisture, and a sealant layer for sealing the case.
  • the outer layer is polyester-based using poly(ethylene terephthalate) (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, co-polyester, polycarbonate, nylon, etc. It may include a film, and may consist of a single layer or multiple layers.
  • PET poly(ethylene terephthalate)
  • PET polybutylene terephthalate
  • polyethylene naphthalate polybutylene naphthalate
  • co-polyester polycarbonate
  • nylon nylon
  • It may include a film, and may consist of a single layer or multiple layers.
  • the metal barrier layer may include aluminum, copper, or the like.
  • the sealant layer may include a sealant resin, and may be configured as a single layer or multiple layers.
  • the sealant resin may include polypropylene (PP), acid modified polypropylene (PPa), random polypropylene, ethylene propylene copolymer, or two or more of these.
  • the ethylene-propylene copolymer may include, but is not limited to, an ethylene-propylene rubber, an ethylene-propylene block copolymer, and the like.
  • the case 13 may be in the form of a pouch.
  • the pouch-shaped battery case 13 may include an upper pouch and a lower pouch.
  • the upper pouch and the lower pouch are arranged so that the sealant resin faces each other, and then the opposite sealant resin is fused to each other by heat and pressure to seal the battery.
  • the fusion of the sealing part 13b may be thermal fusion or ultrasonic fusion, but is not particularly limited as long as the sealing part 13b can be fused.
  • the sealing portion 13b may be four-sided sealed or three-sided sealed at the edge of the case 13 in some embodiments.
  • the interface between the upper pouch and the lower pouch is bent so that the receiving portions 13a formed in the upper pouch and the lower pouch are overlapped. The edges of the remaining three sides are sealed.
  • the electrode lead 11 may be accommodated in the case 13 so that a portion of the electrode lead 11 is exposed to the outside of the case 13 .
  • the secondary battery 10 includes a lead film 14 .
  • the lead film 14 surrounds a portion of the outer surface of the electrode lead 11 , and is interposed between the electrode lead 11 and the case 13 .
  • the lead film 14 is interposed between the electrode lead 11 and the sealing portion 13b of the case 13 at which the electrode lead 11 protrudes or extends from the case 13 , ) and the case 13 may help binding.
  • the sealing portion 13b includes a vent inducing region 15 , and the width of the vent inducing region 15 is narrower than that of other sealing portions 13b except for the vent inducing region.
  • FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 .
  • the width W1 of the vent inducing region 15 is narrower than the width W2 of the other sealing portions 13b except for the vent inducing region.
  • the sealed area of the vent inducing region 15 is smaller than that of other sealing portions 13b except for the vent inducing region, and thus the sealing property of the vent inducing region 15 is relatively weak. Therefore, when gas is generated, pressure is applied to the sealing part 13b, and when pressure is applied to the sealing part 13b, sealing is performed in the vent inducing region 15, which has relatively weak sealing properties among the sealing parts 13b. When released, gas may be released.
  • the vent inducing region 15 may be formed in a shape recessed from the outside to the inside of the case 13 .
  • the vent inducing region 15 may be formed in a shape recessed from the inside to the outside of the case 13 .
  • the vent inducing region 15 when pressure is applied to the sealing part 13b when gas is generated, the vent inducing region close to the receiving part 13a As the pressure is concentrated on the inside of (15), it may be easier to release the seal in the vent inducing region 15, which has a relatively weak sealing property.
  • the vent guide region 15 may be formed at various positions.
  • the vent induction region 15 may be formed in a sealing portion next to the electrode lead 11 except between the electrode lead and the electrode lead 11 .
  • the vent inducing region 15 may be located in a corner-side sealing portion of the case.
  • the vent inducing region 15 may be located at a corner side of a sealing portion to which the electrode lead 11 is exposed to the outside.
  • FIG 3 is a plan view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the vent inducing region 15 may be located in a sealing portion except for a sealing portion through which the electrode lead 11 is exposed to the outside.
  • the vent inducing region 15 is formed with a sealing portion 13b to have a constant width, and then the sealing portion is cut in the vent inducing region 15 to have a width of the vent inducing region 15 .
  • the vent guide region 15 is formed in a shape recessed from the outside to the inside of the case 13 .
  • the vent induction region 15 is formed to correspond to the shape of the heating means (heating block or heating jig) to correspond to the vent induction region 15 to seal the sealing portion, so that the vent induction region 15 ) may be formed to be narrower than the width of other sealing portions 13b except for the vent inducing region 15 .
  • the vent guide region 15 may be formed in a shape that is depressed from the inside to the outside of the case 13 .
  • FIG 4 is an enlarged view of the vent induction region 15 in the secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the tape 17 may be inserted so that the width W1 of the vent inducing region 15 is narrower than the width W2 of the other sealing portions 13b except for the vent inducing region. .
  • the tape 17 may include a material having superior heat resistance than that of the sealing part 13b. Accordingly, the portion into which the tape 17 is inserted is not sealed, and only portions other than the portion into which the tape 17 is inserted are sealed with each other to form the sealing portion 13b.
  • the tape 17 may include polyimide, polyethylene terephthalate (PET), or a mixture thereof.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the axis B-B′ of FIG. 4 .
  • the width W1 of the vent inducing region 15 is reduced except for the vent inducing region. It may be narrower than the width W2 of the other sealing portion 13b.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the vent induction region 15 in the secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • the resin 18 is inserted so that the width W1 of the vent inducing region 15 is narrower than the width W2 of the other sealing parts 13b except for the vent inducing region.
  • the aspect in which the resin 18 is inserted refers to the contents of FIG. 5 .
  • the resin 18 should be a material that does not adhere to the sealant layer. Since the resin 18 does not adhere to the sealant layer, the portion into which the resin 18 is inserted is not sealed, and only the sealant layers excluding the portion into which the resin 18 is inserted are sealed with each other to form the sealing portion 13b. have.
  • the resin 18 may include a fluorine-based resin, a silicone resin, or two or more of them.
  • the fluorine-based resin may include polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the silicone resin may include, for example, polydimethylsiloxane.
  • the width W1 of the vent inducing region 15 may be 40% to 80%, or 40% to 60% of the width W2 of the sealing portion other than the vent inducing region. .
  • the width W1 of the vent inducing region 15 satisfies the above-described range, sealing may be more easily released in the vent inducing region 15 having a relatively weak sealing property when gas is generated.
  • the vent guide region 15 includes a vent member 16 .
  • the vent member 16 induces gas to be discharged in a specific direction, thereby improving battery safety.
  • the vent member 16 may be easier to induce the gas to be discharged into the vent inducing region 15 .
  • vent member 16 and the case 13 may overlap through thermal fusion.
  • the vent member 16 and the case 13 may be overlapped through an adhesive such as glue.
  • the vent member 16 and the case 13 may be physically coupled to each other through a clip or the like.
  • at least a portion of the vent member 16 may be embedded in a film constituting the case 13 , for example, a sealant resin.
  • the vent member 16 includes linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms.
  • the sealing property of the case 13 is excellent in a normal temperature range, for example, 60° C. at room temperature, and at a high temperature, such as 100° C. or more.
  • the sealing strength of the case in which the vent member 16 is inserted may be lowered to realize or induce venting.
  • the vent member 16 may include a linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 to 8 carbon atoms.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which a vent is generated in a secondary battery according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a vent member in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the vent member serves to seal the case from the outside. If the temperature of the battery is excessively increased due to abnormal operation of the battery, the vent member is melted and the sealing strength of the portion into which the vent member is inserted is reduced. Therefore, gas can be discharged into this part. For example, as the pressure of the gas inside the cell is applied to the interface between the vent member and the vent inducing region, a gap may be formed between the vent member and the vent inducing region, and the gas may be discharged thereto.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may have a lower melting point than the sealant resin.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be melted faster than the sealant resin at a high temperature.
  • the sealing strength of the portion into which the vent member 16 is inserted is lower than the sealing strength of the case portion including the sealant resin, the vent characteristics may be more easily realized.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may have a melting point of 100°C to 130°C, or 105°C to 125°C, or 110°C to 120°C.
  • the sealing strength of the vent induction region 15 in which the vent member 16 is inserted is lowered at a high temperature, for example, 100° C. or higher, so that the vent characteristics are reduced. It may be easier to implement.
  • the melting point of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). For example, the temperature of the sample is increased from 30°C to 280°C at 10°C/min, maintained at 280°C for 10 minutes, cooled to 30°C at 10°C/min, and then maintained at 30°C for 10 minutes. Thereafter, the melting point can be measured by increasing the temperature of the sample from 30° C. to 280° C. at 10° C./min and maintaining the temperature at 280° C. for 10 minutes.
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the vent member 16 may be vented at 100° C. to 120° C. to discharge or exhaust gas from the housing to the outside of the battery.
  • the vent member 15 may be vented at a pressure of 1.5 atm or more at 100°C to 120°C. As the vent member 16 is vented in the aforementioned temperature range and/or the aforementioned pressure condition, it is possible to seal the battery when the battery operates normally and to induce gas discharge only when the battery operates abnormally.
  • the maximum sealing strength at 100° C. or higher of the vent member 16 may be less than 6 kgf/15 mm, or less than 5 kgf/15 mm, or less than 4.5 kgf/15 mm. In one embodiment of the present invention, the vent member 16 may have a maximum sealing strength between 100°C and 120°C of less than 6 kgf/15 mm, or less than 5 kgf/15 mm, or less than 4.5 kgf/15 mm. . In one embodiment of the present invention, the vent member 16 has a maximum sealing strength at 120° C. or higher of less than 3 kgf/15 mm, or less than 2 kgf/15 mm, or less than 1 kgf/15 mm, or 0.5 kgf It may be less than /15 mm.
  • the sealing strength of the vent inducing region 15 into which the vent member 16 is inserted is lowered at a high temperature, for example, 100° C. or higher, and the vent characteristics This may be easier to implement.
  • the maximum sealing strength of the vent member 16 at room temperature to 60° C. may be 6 kgf/15 mm or more, or 8 kgf/15 mm or more, or 10 kgf/15 mm or more. have.
  • the vent member 16 satisfies the above-described sealing strength in the above-described temperature range, even if the vent member 16 is inserted, the vent induction region 15 into which the vent member 15 is inserted during normal operation of the battery ) has excellent sealing strength, so it may be easy to secure the sealing property of the battery.
  • the maximum sealing strength at 100°C or higher of the vent member 16 is less than 6 kgf/15 mm, and the maximum sealing strength at room temperature to 60°C of the vent member 16 is 6 kgf/15 mm or more.
  • the sealing strength of the vent induction region 15 in which the vent member 16 is inserted is lowered at a high temperature, for example, 100° C. or higher, so that the vent characteristics can be easily implemented.
  • the vent inducing region 15 has excellent sealing strength, so it may be easy to secure sealability of the battery.
  • the average sealing strength at 100° C. or higher of the vent member 16 may be less than 4.5 kgf/15 mm, or less than 3 kgf/15 mm. In one embodiment of the present invention, the vent member 16 may have an average sealing strength at 100° C. to 120° C. of less than 4.5 kgf/15 mm, or less than 3 kgf/15 mm. In one embodiment of the present invention, the vent member 16 may have an average sealing strength at 120° C. or higher of less than 2 kgf/15 mm, or less than 1 kgf/15 mm, or less than 0.5 kgf/15 mm.
  • the sealing strength of the vent inducing region 15 into which the vent member 16 is inserted is lowered at a high temperature, for example, 100° C. or higher, and the vent characteristics This may be easier to implement.
  • the average sealing strength of the vent member 16 at room temperature to 60° C. is 4.5 kgf/15 mm or more, or 5 kgf/15 mm or more, or 6 kgf/15 mm or more, or 7 kgf/15 mm or more.
  • the vent member 16 satisfies the above-mentioned sealing strength in the above temperature range, even if the vent member 16 is inserted, the vent induction region 15 into which the vent member 16 is inserted during normal operation of the battery ) has excellent sealing strength, so it may be easy to secure the sealing property of the battery.
  • the vent member 16 has an average sealing strength at 100° C. or higher of less than 4.5 kgf/15 mm, and the vent member 16 has an average sealing strength at room temperature to 60° C. of 4.5 kgf/15 mm or more.
  • the sealing strength of the vent induction region 15 in which the vent member 16 is inserted is lowered at a high temperature, for example, 100° C. or higher, so that the vent characteristic can be easily implemented. have.
  • the vent inducing region 15 has excellent sealing strength, so it may be easy to secure sealability of the battery.
  • the sealing strength of the vent member 16 according to the temperature is determined by cutting the case 13 of the vent induction region 15 into which the vent member 16 is inserted to 15 mm in width and 5 cm in length, and then spreading both ends at 180° to UTM After being bitten by a jig, it can be measured by performing a tensile test at a speed of 5 mm/min.
  • the maximum sealing strength means the maximum value when the case 13 is ruptured, and the average sealing strength is 4.5 kgf/15 mm when the maximum sealing strength is 4.5 kgf/15 mm or more and the case 13 is 8 It means an average value when stretched by mm, and when the maximum sealing strength is less than 4.5 kgf/15 mm, it means an average value when the case 13 is stretched by 8 mm at the maximum sealing strength.
  • the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be polymerized in the presence of a metallocene catalyst.
  • a metallocene catalyst it may be more advantageous in terms of sealing strength and physical properties than when polymerized in the presence of a Ziegler-Natta catalyst.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms in the linear low density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms is 15% by weight or less compared to 100% by weight of the linear low density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms, or 12 wt% or less, or 11.8 wt% or less, or 10 wt% or less, or 9 wt% or less, or 8 wt% or less, or 7.6 wt% or less.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms is 5% by weight or more, or 7.6% by weight or more, or 8% by weight or more, or 9.0% by weight or more, or 10 wt% or more, or 11.8 wt% or more, or 12 wt% or more.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms satisfies the above-described range, it may be easy to prevent a problem in that the sealing strength is lowered during normal operation of the battery due to a decrease in intermolecular packing density.
  • the content of the comonomer having 6 or more carbon atoms may be measured by H-NMR. For example, after completely dissolving about 10 mg of a sample in about 0.6 mL of a trichlorethylene solvent using a heater gun (heat gun), it can be sampled in an NMR tube, and measured using 1 H-NMR.
  • a heater gun heat gun
  • the weight average molecular weight of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is 100,000 g/mol to 400,000 g/mol, or 200,000 g/mol to 350,000 g/mol, or It may be 230,000 g/mol to 300,000 g/mol.
  • sealing strength may be more excellent during normal operation of the battery.
  • the polydispersity index (PDI) of the linear low density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is 4 or less, or 3.8 or less, or 3.796 or less, or 3.5 or less, or 3.023 or less, or 3 or less, or 2.7 or less, or 2.674 or less.
  • the polydispersity index (PDI) may be 1.0 or more.
  • the weight average molecular weight and polydispersity index of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
  • the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be similar.
  • the difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 10°C or less or 5°C or less.
  • a difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms may be 0.1° C. or more.
  • the battery of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms with the sealant resin is normal.
  • the fusion property during operation may be better.
  • the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having a comonomer having 6 or more carbon atoms is 90°C to 115°C, or 95°C to 110°C, or 100°C to 110°C, or 105°C to 110°C.
  • the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms satisfies the above range, the fusion properties of the sealant resin and the linear low-density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms may be more excellent.
  • the difference between the crystallization temperature of the sealant resin and the crystallization temperature of the linear low-density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms is 10° C. or less, and the crystallization of the linear low-density polyethylene having the comonomer having 6 or more carbon atoms
  • the temperature may be between 90°C and 115°C.
  • the crystallization temperature may be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). For example, the temperature of the sample is increased from 30°C to 280°C at 10°C/min, maintained at 280°C for 10 minutes, cooled to 30°C at 10°C/min, and then maintained at 30°C for 10 minutes. Thereafter, the crystallization temperature can be measured by increasing from 30° C. to 280° C. at 10° C./min and maintaining at 280° C. for 10 minutes.
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the vent member 16 may have various shapes so that the gas is easily directed to the vent region.
  • the vent member 16 may have a film shape.
  • the vent member 16 may be formed to have a predetermined thickness of a predetermined size.
  • the vent member 16 may be inserted into the vent inducing region 15 so that the insertion length can be varied or the venting pressure and position can be controlled according to design.
  • the insertion length of the vent member means the maximum value of the distance between one end and the other end of the vent member based on the protruding direction of the electrode lead.
  • the insertion length of the vent member 16 may be smaller than the width of the vent guide region 15 .
  • the insertion length of the vent member 16 may be less than about 50% of the width of the vent guide region 15 .
  • the width of the vent induction region means the maximum value of the distance between one end and the other end of the vent induction region 15 based on the protruding direction of the electrode lead 11 .
  • the insertion length of the vent member 16 may be greater than the width of the vent guide region 15 .
  • the vent member 16 may be inserted through the accommodating part 13a to be exposed to the outside of the case 13 .
  • the vent member 16 may further include an adhesive layer for smoother placement.
  • the secondary battery may be a cylindrical, prismatic, or pouch-type secondary battery.
  • the secondary battery may be a pouch-type secondary battery.

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Abstract

본 발명은 벤트 부재를 가지는 이차전지를 개시한다. 상기 이차전지는 전극 리드가 부착된 전극 조립체; 상기 전극 리드의 일부가 외부로 노출되도록 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부, 및 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 케이스; 상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸고, 상기 전극 리드와 상기 케이스의 실링부 사이에 개재된 리드 필름; 및 상기 실링부는 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 벤트 부재를 포함하는 벤트 유도 영역을 포함하고, 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁을 수 있다.

Description

이차전지
본 출원은 2021년 4월 15일에 출원된 한국특허출원 제10-2021-0049398호 및 2022년 01월 18일에 출원된 한국특허출원 제10-2021-0007212호에 기초한 우선권을 주장한다.
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벤트 부재를 구비한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 다양한 제품에 적용이 가능하며 높은 에너지 밀도 등 전기적 특성이 우수하다. 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전력으로 구동되는 전기자동차(EV)나 하이브리드 전기자동차(HEV)에도 많이 사용된다. 이차전지는 화석연료의 사용을 크게 줄일 수 있고 에너지 소비 과정에서 부산물이 발생하지 않는다는 점에서 환경 친화성 및 에너지 효율 향상을 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다.
이차전지는 일반적으로 양극/분리막/음극 구조를 갖는 적어도 하나의 단위 셀을 포함하는 전극 조립체가 외층, 금속 배리어층, 실란트층이 순차적으로 적층된 라미네이트 시트의 케이스에 수납되고, 상기 실란트층의 실란트 수지를 융착하여 전극 조립체가 밀봉된 구조를 갖는다.
종래의 이차전지에서는 이차전지 내부의 단락, 과충전 또는 과방전, 온도 조절 등 다양한 원인에 의해 전지가 발화될 수 있다. 이때, 이차전지 내부의 온도가 급격히 상승함과 동시에 인접 셀로 열이 전달되는 열 폭주 현상(Thermal Propagation)이 발생하여 화재가 더욱 커질 수 있다.
열 폭주 현상 발생 시, 즉 이차전지 내부 온도가 상승할 때, 가스에 의한 전극의 손상을 최소화하기 위해, 가스를 한 방향으로 배출하는 디렉셔널 벤팅(Directional Venting) 특성이 요구된다. 그러나, 종래의 이차전지는 특정 방향으로 가스 배출을 유도하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 특정 방향으로 가스 배출을 유도하여 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 벤트 유도 영역으로 가스 배출을 유도하는 것이 더욱 용이하여 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구현예들의 이차전지가 제공된다.
제1 구현예는,
전극 조립체;
상기 전극 조립체에 부착된 전극 리드;
내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 케이스;
상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 전극 리드와 상기 케이스 사이에 개재되는 리드 필름; 및
탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 벤트 부재;를 포함하고,
상기 실링부는 상기 벤트 부재를 포함하는 벤트 유도 영역을 포함하고,
상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.
제2 구현예는, 제1 구현예에 있어서,
상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭 대비 40% 내지 80%일 수 있다.
제3 구현예는, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,
테이프가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁을 수 있다.
제4 구현예는, 제3 구현예에 있어서,
상기 테이프는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제5 구현예는, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,
수지가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁을 수 있다.
제6 구현예는, 제5 구현예에 있어서,
상기 수지가 불소계 수지, 실리콘 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제7 구현예는, 제1 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 유도 영역은 상기 전극 리드 사이의 영역을 제외한 전극 리드 옆의 실링부에 형성될 수 있다.
제8 구현예는, 제1 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 탄소수 6 내지 8의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다.
제9 구현예는, 제1 구현예 내지 제8 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 상기 실란트 수지보다 융점이 낮을 수 있다.
제10 구현예는, 제1 구현예 내지 제9 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재가 100℃ 내지 120℃에서 용융되어 가스를 벤트할 수 있다.
제11 구현예는, 제10 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재가 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅될 수 있다.
제12 구현예는, 제1 구현예 내지 제11 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
제13 구현예는, 제1 구현예 내지 제12 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
제14 구현예는, 제1 구현예 내지 제13 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상일 수 있다.
제15 구현예는, 제1 구현예 내지 제14 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상일 수 있다.
제16 구현예는, 제1 구현예 내지 제15 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합될 수 있다.
제17 구현예는, 제1 구현예 내지 제16 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하일 수 있다.
제18 구현예는, 제1 구현예 내지 제17 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하일 수 있다.
제19 구현예는, 제1 구현예 내지 제18 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하일 수 있다.
제20 구현예는, 제19 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 90℃ 내지 115℃일 수 있다.
제21 구현예는, 제1 구현예 내지 제20 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 100℃ 내지 130℃의 융점을 가질 수 있다.
제22 구현예는, 제1 구현예 내지 제21 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol일 수 있다.
제23 구현예는, 제1 구현예 내지 제22 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 이차전지는 파우치형 이차전지일 수 있다.
제24 구현예는, 제1 구현예 내지 제23 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재는 100℃ 내지 120℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
제25 구현예는, 제1 구현예 내지 제24 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재는 100℃ 내지 120℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
제26 구현예는, 제1 구현예 내지 제25 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량%을 기준으로 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 5 중량% 내지 15 중량%일 수 있다.
제27 구현예는, 제1 구현예 내지 제26 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌이 1 내지 4의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)를 가질 수 있다.
제28 구현예는, 제1 구현예 내지 제27 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재는 120℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 3 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
제29 구현예는, 제1 구현예 내지 제28 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 벤트 부재는 120℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 2 kgf/15 mm 미만일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지는 실링부의 폭을 벤트 유도 영역에서 좁게 형성함으로써, 상기 벤트 유도 영역으로 가스 배출을 유도하기 더욱 용이할 수 있다. 이에 따라, 전지의 안전성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 벤트 부재를 벤트 유도 영역에 구비하여, 상기 벤트 유도 영역으로 가스 배출을 유도할 수 있다. 이에 따라, 전지의 안전성이 향상된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 2는, 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시양태에 따른 이차전지의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트 유도 영역 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 5은 도 4의 B-B` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트 유도 영역 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트가 발생하는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지는, 전극 리드가 부착된 전극 조립체; 내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부, 및 실란트를 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 케이스; 상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 전극 리드와 상기 케이스 사이에 개재된 리드 필름; 및 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 벤트 부재;를 포함하고, 상기 실링부는 상기 벤트 부재를 포함하는 벤트 유도 영역을 포함하고, 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지(10)는 전극 리드(11)가 부착된 전극 조립체(12), 및 케이스(13)를 구비한다.
상기 전극 조립체(12)는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함한다. 전극 조립체(12)는 분리막을 사이에 두고 양극판과 음극판이 순차적으로 적층될 수 있다.
양극판은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와 이의 적어도 일면에 코팅된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양극판은 일측 단부에 금속 재질, 이를테면 알루미늄(Al) 재질로 이루어진 양극탭을 포함할 수 있다. 상기 양극탭은 양극판의 일측 단부로부터 돌출될 수 있다. 상기 양극탭은 양극판의 일측 단부에 용접되거나 도전성 접착제를 이용하여 접합될 수 있다.
음극판은 도전성 금속 박판, 예를 들면 구리(Cu) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 이의 적어도 일면에 코팅된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 음극판은 일측 단부에 금속 재질, 이를테면 니켈(Ni) 재질로 형성된 음극탭을 포함할 수 있다. 상기 음극탭은 음극판의 일측 단부로부터 돌출될 수 있다. 상기 음극탭은 음극판의 일측 단부에 용접되거나 도전성 접착제를 이용하여 접합될 수 있다.
분리막은 양극판과 음극판 사이에 위치하여, 양극판과 음극판을 서로 전기적으로 절연시킨다. 상기 분리막은 양극판과 음극판 사이에서 리튬 이온이 서로 통과할 수 있도록 다공성 막일 수 있다. 상기 분리막은, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 또는 폴리프로필렌(PP), 또는 이들의 복합필름을 사용한 다공성 막을 포함할 수 있다.
분리막의 표면에는 무기물 코팅층이 구비될 수 있다. 무기물 코팅층은 무기물 입자들이 바인더에 의해 서로 결합되어 입자들 사이에 기공 구조(interstitial volume)를 형성한 구조를 가질 수 있다.
전극 조립체(12)는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀 셀(Full dell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등일 수 있다.
상기 케이스(13)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(12)를 수납하는 수납부(13a), 및 전극 조립체(12)를 밀봉하기 위해 형성된 실링부(13b)를 구비한다.
상기 실링부(13b)는 실란트 수지를 포함할 수 있고, 상기 실란트 수지가 상기 수납부(13a)의 외주면을 따라 융착하여 전극 조립체(12)를 밀봉할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 케이스(13)는 외부 충격 보호를 위한 외층, 수분을 차단하는 금속 배리어층, 및 케이스를 밀봉하는 실란트층의 다층 구조의 필름 형태로 구비될 수 있다.
상기 외층은, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(Poly(ethylene terephthalate); PET), 폴리부틸렌테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 나일론 등을 사용한 폴리에스터계 필름을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
상기 금속 배리어층은, 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있다.
상기 실란트층은 실란트 수지를 포함할 수 있고, 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
상기 실란트 수지는 폴리프로필렌(PP), 산 변성 폴리프로필렌(Acid modified polypropylene; PPa), 랜덤 폴리프로필렌(random polypropylene), 에틸렌 프로필렌 공중합체, 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다. 상기 에틸렌 프로필렌 공중합체는 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber), 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 케이스(13)는 파우치 형태일 수 있다.
파우치 형태의 전지 케이스(13)는 상부 파우치와 하부 파우치를 포함할 수 있다. 케이스(13)가 상부 파우치와 하부 파우치를 포함하는 경우, 실란트 수지가 서로 대향하도록 상부 파우치와 하부 파우치를 배치한 후, 대향하는 실란트 수지가 열과 압력에 의해 상호 융착됨으로써 전지를 밀봉하는 구조를 가질 수 있다.
실링부(13b)의 융착은 열융착, 초음파에 의한 융착 등일 수 있으나, 실링부(13b)를 융착시킬 수 있다면 특별히 제한되지는 않는다.
실링부(13b)는 일부 실시양태에서 케이스(13)의 테두리에서 4면 실링 또는 3면 실링될 수 있다. 3면 실링 구조에서, 상부 파우치와 하부 파우치가 하나의 파우치 시트에 형성된 후 상부 파우치 및 하부 파우치의 경계면을 절곡시켜 상부 파우치 및 하부 파우치에 형성된 수납부(13a)들이 포개지도록 한 상태에서 절곡부를 제외한 나머지 3면의 테두리가 실링된다.
상기 전극 리드(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 리드(11)의 일부가 상기 케이스(13)의 외부로 노출되도록 케이스(13)에 수납될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지(10)는 리드 필름(14)을 구비한다.
상기 리드 필름(14)은 상기 전극 리드(11)의 외면의 일부를 감싸고, 전극 리드(11)와 케이스(13) 사이에 개재된다. 예컨대, 리드 필름(14)이 전극 리드(11)와, 전극 리드(11)가 케이스(13)로부터 돌출되거나 연장되는 부분의 케이스(13)의 실링부(13b) 사이에 개재되어 전극 리드(11)와 상기 케이스(13)의 결착을 도울 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 실링부(13b)는 벤트 유도 영역(15)을 포함하고, 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭보다 좁다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)은 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭(W2)보다 좁다. 상기 벤트 유도 영역(15)은 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)에 비해서 밀봉된 면적이 좁고, 그에 따라 상기 벤트 유도 영역(15)의 밀봉성은 상대적으로 약하다. 따라서, 가스가 발생하면, 실링부(13b)에 압력이 가해지고, 실링부(13b)에 압력이 가해지면 실링부(13b) 중 상대적으로 밀봉성이 약한 상기 벤트 유도 영역(15)에서 밀봉이 해제되면서 가스가 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 유도 영역(15)은 케이스(13)의 외측으로부터 내측 방향으로 함몰된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 상기 벤트 유도 영역(15)은 케이스(13)의 내측으로부터 외측 방향으로 함몰된 형태로 형성될 수 있다. 상기 벤트 유도 영역(15)이 케이스(13)의 내측으로부터 외측 방향으로 함몰된 형태로 형성되는 경우, 가스 발생 시 실링부(13b)에 압력이 가해질 때, 수납부(13a)에 가까운 벤트 유도 영역(15)의 내측에 압력이 집중됨에 따라 상대적으로 밀봉성이 약한 상기 벤트 유도 영역(15)에서 밀봉이 해제되기 더욱 용이할 수 있다.
상기 벤트 유도 영역(15)은 다양한 위치에 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 벤트 유도 영역(15)은 전극 리드와 전극 리드(11) 사이를 제외한 전극 리드(11) 옆의 실링부에 형성될 수 있다. 상기 벤트 유도 영역(15)은 케이스의 코너 측 실링부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 벤트 유도 영역(15)은 전극 리드(11)가 외부로 노출되는 실링부의 코너 측에 위치할 수 있다. 상기 벤트 유도 영역(15)이 전술한 위치에 위치하는 경우, 전극 리드(11)를 향하여 배출되는 가스의 양을 최소화할 수 있어 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시양태에 따른 이차전지의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 벤트 유도 영역(15)이 전극 리드(11)가 외부로 노출되는 실링부를 제외한 실링부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 유도 영역(15)은 일정한 폭을 갖도록 실링부(13b)를 형성한 후, 벤트 유도 영역(15)에서 실링부를 커팅하여, 벤트 유도 영역(15)의 폭을 상대적으로 좁게 형성할 수 있다. 이 경우, 벤트 유도 영역(15)은 케이스(13)의 외측으로부터 내측 방향으로 함몰된 형태로 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 상기 벤트 유도 영역(15)은 가열수단(히팅 블록 또는 히팅 지그)의 형상을 벤트 유도 영역(15)에 대응하도록 형성하여 실링부를 밀봉하여, 벤트 유도 영역(15)의 폭이 벤트 유도 영역(15)을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭보다 좁도록 형성할 수 있다. 이 경우, 벤트 유도 영역(15)은 케이스(13)의 내측으로부터 외측 방향으로 함몰된 형태로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트 유도 영역(15) 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 4를 참조하면, 테이프(17)가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭(W2)보다 좁도록 형성될 수 있다.
상기 테이프(17)는 실링부(13b)보다 내열성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 테이프(17)가 삽입된 부분은 밀봉되지 않고, 테이프(17)가 삽입된 부분을 제외한 부분만이 서로 밀봉되어 실링부(13b)를 형성한다. 예컨대, 상기 테이프(17)는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
도 5는 도 4의 B-B` 축을 따라 자른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 벤트 유도 영역(15)에서 케이스를 실링하는 실란트층의 사이에 상기 테이프(17)를 삽입하여 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭(W2)보다 좁도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트 유도 영역(15) 부분을 확대하여 나타낸 도이다.
도 6을 참조하면, 수지(18)가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부(13b)의 폭(W2)보다 좁도록 형성될 수 있다. 수지(18)가 삽입되는 양상은 도 5의 내용을 참조한다.
상기 수지(18)는 실란트층과 접착하지 않는 소재여야 한다. 상기 수지(18)가 실란트층과 접착하지 않아 수지(18)가 삽입된 부분은 밀봉되지 않고, 수지(18)가 삽입된 부분을 제외한 실란트층만이 서로 밀봉되어 실링부(13b)를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 수지(18)는 불소계 수지, 실리콘 수지, 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다.
상기 불소계 수지는 CHxCFy(x+y=4, x=0. 1. 2. 3. 4)의 화학식을 가지는 수지일 수 있다. 예컨대, 상기 불소계 수지가 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함할 수 있다.
상기 실리콘 수지는 예컨대 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)은 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭(W2) 대비 40% 내지 80%, 또는 40% 내지 60%일 수 있다. 상기 벤트 유도 영역(15)의 폭(W1)이 전술한 범위를 만족하는 경우, 가스 발생 시 상대적으로 밀봉성이 약한 상기 벤트 유도 영역(15)에서 밀봉이 해제되기 더욱 용이할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 벤트 유도 영역(15)은 벤트 부재(16)를 포함한다. 열 폭주 현상 발생 시, 상기 벤트 부재(16)는 특정한 방향으로 가스의 배출을 유도하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 특히, 벤트 부재(16)가 상대적으로 밀봉성이 약한 벤트 유도 영역(15)에 포함됨에 따라 벤트 유도 영역(15)으로 가스의 배출을 유도하는 것이 더욱 용이할 수 있다.
상기 벤트 부재(16)와 케이스(13)는 열융착을 통해 중첩될 수 있다. 다른 예에서, 상기 벤트 부재(16)와 케이스(13)는 글루 등의 접착제를 통해 중첩될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 벤트 부재(16)와 케이스(13)는 클립 등을 통해 물리적으로 상호 결합될 수 있다. 또 다른 예에서, 케이스(13)를 구성하는 필름, 예컨대, 실란트 수지 내에 벤트 부재(16)의 적어도 일부가 매립(embedding)될 수 있다.
상기 벤트 부재(16)는 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 상기 벤트 부재(16)가 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함함에 따라, 정상 온도 범위, 예컨대 상온에서 60℃에서는 케이스(13)의 밀봉성이 우수하면서, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 케이스의 실링 강도가 저하되어 벤팅을 실현하거나 유발할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)가 탄소수 6 내지 8의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트가 발생하는 상태를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지에서 벤트 부재를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 전지가 정상적으로 작동하는 온도에서, 벤트 부재는 케이스를 외부로부터 밀봉하는 역할을 한다. 전지의 비정상적인 작동으로 인해 전지의 온도가 과도하게 상승하면 벤트 부재가 용융되면서 벤트 부재가 삽입된 부분의 실링 강도가 저하된다. 따라서, 이 부분으로 가스가 배출될 수 있다. 예를 들어, 전지 내부 가스의 압력이 벤트 부재와 벤트 유도 영역 사이의 계면에 가해짐에 따라 벤트 부재와 벤트 유도 영역 사이에 갭이 형성되어 그곳으로 가스가 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌은 상기 실란트 수지보다 융점이 낮을 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 실란트 수지보다 융점이 낮은 경우, 고온에서 선형 저밀도 폴리에틸렌이 실란트 수지보다 더 빨리 용융될 수 있다. 벤트 부재(16)가 삽입된 부분의 실링 강도가 실란트 수지를 포함하는 케이스 부분의 실링 강도보다 더 저하됨에 따라 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 100℃ 내지 130℃, 또는 105℃ 내지 125℃, 또는 110℃ 내지 120℃의 융점을 가지는 것일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 전술한 범위를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.
상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 융점은 시차 주사 열량계(Differential scanning calorimeter; DSC)를 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, 시료의 온도를 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후, 280℃에서 10분 간 유지하고, 10℃/min으로 30℃까지 냉각한 후, 30℃에서 10분간 유지한다. 이후, 시료의 온도를 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후 280℃에서 10분간 온도를 유지하여 융점을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 100℃ 내지 120℃에서 벤팅될 수 있어 수납부에서 전지 외부로 가스를 배출 또는 배기할 수 있다. 특히, 상기 벤트 부재(15)는 100℃ 내지 120℃에서 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅될 수 있다. 상기 벤트 부재(16)는 전술한 온도 범위 및/또는 전술한 압력 조건에서 벤팅됨에 따라, 전지가 정상 작동할 때에는 전지의 밀봉이 가능하면서 전지의 이상 작동 시에만 가스 배출을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만, 또는 5 kgf/15 mm 미만, 또는 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 100℃ 내지 120℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만, 또는 5 kgf/15 mm 미만, 또는 4.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 120℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 3 kgf/15 mm 미만, 또는 2 kgf/15 mm 미만, 또는 1 kgf/15 mm 미만, 또는 0.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상, 또는 8 kgf/15 mm 이상, 또는 10 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 벤트 부재(16)가 삽입되어 있더라도, 전지의 정상 작동 시에 벤트 부재(15)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)이 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만이고, 상기 벤트 부재(16)의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 용이할 수 있다. 또한, 전지의 정상적 작동 시에는 벤트 유도 영역(15)이 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만, 또는 3 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 100℃ 내지 120℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만, 또는 3 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 120℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 2 kgf/15 mm 미만, 또는 1 kgf/15 mm 미만, 또는 0.5 kgf/15 mm 미만일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 더욱 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상, 또는 5 kgf/15 mm 이상, 또는 6 kgf/15 mm 이상, 또는 7 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 온도 범위에서 전술한 실링 강도를 만족하는 경우, 벤트 부재(16)가 삽입되어 있더라도, 전지의 정상 작동 시에 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)이 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)가 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만이고, 상기 벤트 부재(16)의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상일 수 있다. 상기 벤트 부재(16)가 전술한 온도 범위를 가지는 경우, 고온, 예컨대 100℃ 이상에서 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 실링 강도가 저하되어 벤트 특성이 구현되기 용이할 수 있다. 또한, 전지의 정상 작동 시에 벤트 유도 영역(15)이 우수한 실링 강도를 가져 전지의 밀봉성을 확보하기 용이할 수 있다.
온도에 따른 벤트 부재(16)의 실링 강도는 벤트 부재(16)가 삽입된 벤트 유도 영역(15)의 케이스(13)를 폭 15mm, 길이 5cm로 재단한 뒤, 양 끝을 180°로 벌려 UTM 지그에 물린 뒤, 5 mm/min의 속도로 인장 테스트를 실시하여 측정할 수 있다.
이 때, 최대 실링 강도는 케이스(13)가 파단될 때의 최대값을 의미하며, 평균 실링 강도는 최대 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상인 경우에는 4.5 kgf/15 mm에서 케이스(13)가 8 mm 만큼 연신되었을 때의 평균값을 의미하고, 최대 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만인 경우에는 최대 실링 강도에서 케이스(13)가 8 mm 만큼 연신되었을 때의 평균값을 의미한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것인 경우, 지글러-나타 촉매의 존재 하에 중합된 경우보다 실링 강도 및 물성 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서의 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하, 또는 11.8 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 9 중량% 이하, 또는 8 중량% 이하, 또는 7.6 중량% 이하일 수 있다. 동시에, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 5 중량% 이상, 또는 7.6 중량% 이상, 또는 8 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상, 또는 11.8 중량% 이상, 또는 12 중량% 이상일 수 있다. 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 분자 간 패킹 밀도가 감소하여 전지의 정상 작동 시에 실링 강도가 낮아지는 문제를 방지하기 용이할 수 있다.
상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량은 H-NMR로 측정할 수 있다. 예컨대, 시료 약 10 mg을 트리클로로에틸렌 용매 약 0.6 mL에 히터 건(heat gun)을 사용하여 완전히 녹인 후, NMR 튜브에 샘플링하고, 1H-NMR을 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol, 또는 20만 g/mol 내지 35만 g/mol, 또는 23만 g/mol 내지 30만 g/mol일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지의 정상 작동 시에 실링 강도가 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하, 또는 3.8 이하, 또는 3.796 이하, 또는 3.5 이하, 또는 3.023 이하, 또는 3 이하, 또는 2.7 이하, 또는 2.674 이하일 수 있다. 또한, 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 1.0 이상일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 다분산성 지수가 전술한 범위를 만족하는 경우, 분자량 분포가 좁아 전지의 정상 작동 시에 실링 강도 및 물성이 더욱 우수할 수 있다.
탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 중량평균분자량 및 다분산성 지수는 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography)로 하기의 조건에서 측정한 것일 수 있다.
- 컬럼: Tosoh社 HLC-8321 GPC/HT
- 용매: TCB(Trichlorobenzene) + 0.04% BHT(after drying with 0.1% CaCl2)
- 유속: 1.0 ml/min
- 시료농도: 1.5 mg/ml
- 주입량: 300 ㎕
- 컬럼온도: 160℃
- Detector: RI detector
- Standard: Polystyrene (3차 함수로 보정)
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 비슷할 수 있다. 예컨대, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하, 또는 5℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 0.1℃ 이상일 수 있다. 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 실란트 수지와 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 전지의 정상 작동 시의 융착 특성이 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 90℃ 내지 115℃, 또는 95℃ 내지 110℃, 또는 100℃ 내지 110℃, 또는 105℃ 내지 110℃일 수 있다. 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 실란트 수지와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 융착 특성이 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하이고, 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 90℃ 내지 115℃일 수 있다.
상기 결정화 온도는 시차 주사 열량계(Differential scanning calorimeter; DSC)를 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, 시료의 온도를 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후, 280℃에서 10분 간 유지하고, 10℃/min으로 30℃까지 냉각한 후, 30℃에서 10분간 유지한다. 이후, 30℃로부터 10℃/min으로 280℃까지 증가시킨 후 280℃에서 10분간 유지하여 결정화 온도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 벤트 부재(16)는 가스가 벤트 영역으로 향하기 쉽도록 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 벤트 부재(16)가 필름 형상을 가질 수 있다.
상기 벤트 부재(16)는 기 설정된 크기의 소정의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 아울러, 상기 벤트 부재(16)는 설계에 따라, 삽입 길이를 다르게 하거나 또는 벤팅 압력 및 위치 제어가 가능할 수 있게 상기 벤트 유도 영역(15)에 삽입될 수 있다. 여기서, 벤트 부재의 삽입 길이는 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로 벤트 부재의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
예를 들어, 벤트 부재(16)의 삽입 길이는 벤트 유도 영역(15)의 폭보다 작을 수 있다. 예를 들어, 벤트 부재(16)의 삽입 길이는 벤트 유도 영역(15)의 폭의 약 50% 미만일 수 있다. 여기서, 벤트 유도 영역의 폭은 전극 리드(11)의 돌출 방향을 기준으로 벤트 유도 영역(15)의 일단과 타단 사이의 거리의 최대값을 의미한다.
또는, 벤트 부재(16)의 삽입 길이는 벤트 유도 영역(15)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 벤트 부재(16)는 수납부(13a)를 거쳐 케이스(13) 외부로 노출되도록 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 벤트 부재(16)는 더 원활한 배치를 위해 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 이차전지는 원통형, 각형, 또는 파우치형 이차전지일 수 있다. 그 중에서도, 상기 이차전지가 파우치형 이차전지일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (29)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체에 부착된 전극 리드;
    내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부 및 실란트 수지를 포함하고 상기 전극 조립체를 밀봉하기 위해 형성된 실링부를 포함하는 케이스;
    상기 전극 리드의 외면의 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 전극 리드와 상기 케이스 사이에 개재되는 리드 필름; 및
    탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 벤트 부재;를 포함하고,
    상기 실링부는 상기 벤트 부재를 포함하는 벤트 유도 영역을 포함하고,
    상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 유도 영역의 폭은 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭 대비 40% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    테이프가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테이프는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    수지가 삽입되어 상기 벤트 유도 영역의 폭이 상기 벤트 유도 영역을 제외한 다른 실링부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수지가 불소계 수지, 실리콘 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 유도 영역은 상기 전극 리드 사이의 영역을 제외한 전극 리드 옆의 실링부에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 탄소수 6 내지 8의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머(comonomer)를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 상기 실란트 수지보다 융점이 낮은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재가 100℃ 내지 120℃에서 용융되어 가스를 벤트하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벤트 부재가 1.5 atm 이상의 압력에서 벤팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재의 100℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재의 100℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재의 상온 내지 60℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재의 상온 내지 60℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 메탈로센 촉매의 존재 하에 중합된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌에서 상기 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량% 대비 15 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)가 4 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 실란트 수지의 결정화 온도와 상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도의 차이가 10℃ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화 온도가 90℃ 내지 115℃인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌이 100℃ 내지 130℃의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 이상의 코모노머를 가지는 선형 저밀도 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 40만 g/mol인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재는 100℃ 내지 120℃에서의 최대 실링 강도가 6 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재는 100℃ 내지 120℃에서의 평균 실링 강도가 4.5 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 100 중량%을 기준으로 탄소수 6 이상의 코모노머의 함량이 5 중량% 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 선형 저밀도 폴리에틸렌이 1 내지 4의 다분산성 지수(Poly Dispersity Index; PDI)를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재는 120℃ 이상에서의 최대 실링 강도가 3 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 부재는 120℃ 이상에서의 평균 실링 강도가 2 kgf/15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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