JP7377591B2 - ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法 - Google Patents

ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7377591B2
JP7377591B2 JP2022505284A JP2022505284A JP7377591B2 JP 7377591 B2 JP7377591 B2 JP 7377591B2 JP 2022505284 A JP2022505284 A JP 2022505284A JP 2022505284 A JP2022505284 A JP 2022505284A JP 7377591 B2 JP7377591 B2 JP 7377591B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pouch
type battery
layer
battery case
battery cell
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2022505284A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022540506A (ja
Inventor
ジ ホワン、スー
ス チョイ、ヨン
フン キム、サン
キュン ユ、ヒュン
ヨーン キム、ナ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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 LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of JP2022540506A publication Critical patent/JP2022540506A/ja
Priority to JP2023183642A priority Critical patent/JP2024012380A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7377591B2 publication Critical patent/JP7377591B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317Re-sealable arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105Pouches or flexible bags
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Description

本出願は2019年12月13日付の韓国特許出願第2019-0166594号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明はベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法に関し、具体的には、パウチ型電池セルの内圧増加の際にガスが円滑に排出されるように、パウチ型電池ケースの外面に開閉可能なベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法に関する。
再使用が可能であり、高いエネルギー密度を有するリチウム二次電池は化石燃料の使用を画期的に減らすことができるだけでなくエネルギーの使用による副産物が発生しないから、環境に優しい特性を有する新しいエネルギー源として注目されている。
前記リチウム二次電池は、外装材の種類及び形態によって、ラミネートシートからなるパウチ型電池セル、及び金属缶からなる円筒型電池セルまたは角型電池セルに分類することができ、電極組立体は、その形態によって、ゼリーロール型電極組立体、スタック型電極組立体、スタック/フォルディング型電極組立体及びラミネーション/スタック型電極組立体に区分することができる。
前記パウチ型リチウム二次電池は多様なサイズに容易に製作することができ、軽くエネルギー密度が高い特性があるので、高出力及び大容量のエネルギー源が必要な電気自動車またはハイブリッド自動車などの動力として使われている。
前記パウチ型リチウム二次電池は、ラミネートシートからなるパウチ型電池ケースに電極組立体及び電解液を収納した後、電池ケースの外周辺を加熱加圧する方法で密封して製造する。
リチウム二次電池は、製造工程中の活性化過程などで電解液の分解反応によってガスが発生するだけでなく、充電及び放電の過程及び異常使用の環境でも電池セルの内部で発生するガスによって内圧が増加する。
このような内圧の増加は電池セルの爆発を引き起こすことができるので、電池の爆発段階以前にガスを外部に排出して安全性を確保するための研究が行われている。
これに関連して、特許文献1はテフロン(登録商標)系樹脂からなる通気性フィルムを含むバルブ部材が付け加わった電池モジュールに関するものであり、前記バルブ部材はPTFE素材の通気性フィルムからなり、前記通気性フィルムはハウジングカバーに形成されたベントホールの下側で支持部材によって固定される構造を有する。
すなわち、前記特許文献1は電池モジュールハウジングに適用されるバルブ部材を開示しているだけで、パウチ型電池セルに適用可能な形態のベンティング部材を開示していない。
特許文献2はケースと一体に形成される突出部の内部にある連通路を通してケース内部のガスを排出する構造の二次電池に関するものであり、前記突出部及び連通路は電池ケースの外周辺一側から突出した構造を有する。
このように、パウチ型電池セルにおいて、電池ケースの外形サイズが増加しなく、パウチ型電池セルの内圧増加の際にガスが円滑に排出され、ガス排出の後に電池の持続的な使用が可能な構造を有するパウチ型電池セル及びその製造方法に対する必要性が高い、というのが実情である。
韓国公開特許第2012-0009592号公報 韓国公開特許第2018-0038880号公報
本発明は前記のような問題を解決するためのものであり、パウチ型電池ケースに形成された開口の内側に開閉可能な形態のベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明によるベンティング部が付着されたパウチ型電池セルは、ラミネートシートからなるパウチ型電池ケースと、前記パウチ型電池ケースの内部に収納された電極組立体と、前記パウチ型電池ケースの内部ガスを排出するためのベンティング部とを含み、前記パウチ型電池ケースは開口が形成されており、前記開口は前記開口の内側に付着されているベンティング部によって開閉される構造を有する。
前記ベンティング部は、気孔が形成された第1層と、気孔が形成されていない第2層とが積層された構造を有することができる。
前記第1層と前記第2層とは同じ素材からなることができる。
前記素材はポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene、PTFE)であってもよい。
前記パウチ型電池ケースは、外部樹脂層、金属層、及び内部樹脂層を含むことができ、前記第1層と前記内部樹脂層が接触するように前記ベンティング部が付着されることができる。
前記内部樹脂層の一部が前記第1層の気孔の内部に溶け入った状態で硬化することにより、前記内部樹脂層と前記第1層とが結合されることができる。
前記ベンティング部は前記パウチ型電池ケースのシーリング部の隣接部に付着されることができる。
前記パウチ型電池ケースは、電極組立体収納部が形成された第1電池ケースと、前記第1電池ケースと結合して前記パウチ型電池ケースを密封する第2電池ケースとを含むことができ、前記ベンティング部は前記第1電池ケースの中心部及び前記第2電池ケースの中心部の少なくとも一方に付着されることができる。
一方、本発明はパウチ型電池セルの製造方法を提供する。前記パウチ型電池セルの製造方法は、(a)開口の形成されたラミネートシートを準備する段階と、(b)前記開口にベンティング部を付着する段階と、(c)前記ラミネートシートを成形してパウチ型電池ケースを製造する段階と、(d)前記パウチ型電池ケースに電極組立体を収納して密封する段階とを含む。
前記ベンティング部は、気孔が形成された第1層と気孔が形成されていない第2層とが積層された構造を有することができる。
前記第1層と前記第2層とは同じ素材からなることができる。
前記素材はポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene、PTFE)であってもよい。
また、本発明は、前記パウチ型電池セルを含む電池パックを提供する。
第1実施例によるベンティング部が形成されたパウチ型電池セルの斜視図である。 第2実施例によるベンティング部が形成されたパウチ型電池セルの斜視図である。 図1のA-A'線についての垂直断面図の部分拡大図である。 ベンティング部の第1層のSEM写真である。 ベンティング部の第2層のSEM写真である。 図3の他の実施例を示す図である。 パウチ型電池ケースとベンティング部が重畳して結合された部分のSEM写真である。
以下、添付図面に基づいて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
構成要素を限定するか付け加えて具体化する説明は、特に制限がない限り全ての発明に適用可能であり、特定の発明に限定されない。
図面を参照しながら、詳細な実施例に基づいて本発明を説明する。
図1は第1実施例によるベンティング部が形成されたパウチ型電池セルの斜視図である。
図1を参照すると、パウチ型電池セル100はラミネートシートからなるパウチ型電池ケースの内部に電極組立体及び電解液を収納し、外周辺が密封された形態を有する。
電極組立体は一方向に正極リード101及び負極リード102が突出した片方向電極組立体であることができ、または図1に示したものとは違い、正極リード及び負極リードが互いに異なる方向に突出した両方向電極組立体であることができる。
パウチ型電池ケース110は、電極組立体収納部113が形成された第1電池ケース111、及び第1電池ケース111と結合してパウチ型電池ケース110を密封する第2電池ケース112を含み、第2電池ケース112の中心部に開口が形成され、前記開口の内側にベンティング部130が付着されている。
ベンティング部130は平面視円形を有し、パウチ型電池ケース110に形成された開口の直径より大きいから、パウチ型電池ケースの開口を内側で塞いでいる形態を有する。
図1には示されていないが、第2電池ケース112の中心部以外に、第1電池ケース111の中心部にベンティング部がさらに形成されることができ、または第1電池ケースの中心部のみにベンティング部が形成されることができる。
パウチ型電池セル100の内部で副反応によって発生するガスによってパウチ型電池ケース110が膨張する場合、第1電池ケース及び第2電池ケースの中心部が最大に膨張して膨れ上がった状態になって圧力が集中することができる。このような場合、前記ベンティング部のガス圧力とパウチ型電池セルの外部圧力との差が大きくなり、ベンティング部の気孔を通してガスが排出されることができる。
すなわち、本発明によるベンティング部は、パウチ型電池セルの内部圧力と外部圧力との差がないか少ない場合には、ガスが排出されなく、電池セルの内部に外部物質が流入することを遮断した状態であるが、パウチ型電池セルの内部と外部との圧力差が0.1atm以上発生すれば、気圧差によって内部ガスがベンティング部の第1層及び第2層を通して排出される。その後、ガスがある程度排出されるにつれてパウチ型電池セルの内部と外部との間の圧力差が0.1atm以下になるかなくなる場合には、再びガス排出が遮断された状態になる過程が可逆的に進むことができる。
図2は第2実施例によるベンティング部が形成されたパウチ型電池セルの斜視図である。
図2を参照すると、パウチ型電池セル200は、ベンティング部230の位置が図1のパウチ型電池セルに形成されたベンティング部130の位置と違う点を除き、他の構成は図1の説明と同様である。
図2のベンティング部230は3個の離隔したベンティング部230がシーリング部215の隣接部に付着された構造を有する。
図2に示したベンティング部230の半径は図1に示したベンティング部130の半径より小さいサイズを有し、ベンティング部の付着位置、電池ケースのサイズ及びガス発生量などを考慮して、ベンティング部の数、サイズ及び位置を選択的に適用することができる。
図3は図1のA-A'線についての垂直断面図の部分拡大図であり、本発明によるベンティング部が付着されたパウチ型電池ケースの構造を具体的に示す。
図3を参照すると、パウチ型電池ケース110は、外部樹脂層110a、金属層110b、及び内部樹脂層110cを含む。
前記外部樹脂層は外部から電池セルを保護する役割を果たすので、外部環境に対する優れた耐性を有しなければならなく、厚さに比べて優れた引張強度及び耐候性などが要求される。例えば、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephthalate;PET)、ポリブチレンテレフタレート(polybuthyleneterephthalate;PBT)、ポリエチレンナフタレート(polyethylenenaphthalate;PEN)などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレンなどのポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂などを使うことができる。このような素材は単独でまたは2種以上混合して使うことができ、追加的にONy(延伸ナイロンフィルム)を使うことができる。
前記金属層は、ガス、湿気などの異物の流入又は電解液の漏出を防止する機能の他に電池ケースの強度を向上させる機能を発揮するように、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金を使うことができる。アルミニウム合金としては、例えば合金番号8079、1N30、8021、3003、3004、3005、3104、3105などを挙げることができ、これらは単独でまたは2種以上の組合せで使うことができる。
前記内部樹脂層は、熱融着性(熱接着性)を有し、電解液の浸入を抑制するために電解液に対する吸湿性が低く、電解液によって膨張するか浸食されない高分子樹脂を使うことができ、好ましくはポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、またはこれらの組合せを使うことができる。
好適な一例として、本発明によるパウチ型電池ケースは、前記外部被覆層の厚さが5μm~40μm、前記金属層の厚さが20μm~150μm、前記内部樹脂層の厚さが10μm~50μmの構造を有することができる。前記ラミネートシートの各層の厚さがあまりに薄い場合には物質に対する遮断機能及び強度向上を期待しにくく、反対にあまりに厚い場合には加工性が落ち、シート厚さの増加を引き起こすので好ましくない。
本発明によるベンティング部130は気孔が形成された第1層131と気孔が形成されていない第2層132とが積層された構造を有し、第1層131と第2層132とはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるという点で同じ素材から構成される。
前記PTFEは耐電解液性、耐熱性及び疎水性に優れた特性を有するので、パウチ型電池ケースの内側に付着されるベンティング部素材として用いることができる。
ベンティング部130において、第1層131は気孔が形成された構造を有する反面、第2層132は気孔が形成されていない形態を有する点で形態上の違いがある。
これに関連して、図4はベンティング部の第1層のSEM写真を、図5はベンティング部の第2層のSEM写真を示す。
図4及び図5を参照すると、図4の第1層は内部及び外部が連通する開放型気孔が形成された構造を有することを確認することができ、図5の第2層は表面に屈曲が形成されるが気孔は形成されていない形態を有することが分かる。ただ、前記第2層はPTFE素材からなるので、ポリマーの間に形成される微細な隙間を通してガスが排出されることができる。
すなわち、パウチ型電池ケースの内部樹脂層が前記ベンティング部の第1層の気孔の内部に溶け入ることにより、前記ベンティング部が前記パウチ型電池ケースの内側面に安定的に付着されることができ、パウチ型電池ケースの内部に形成されたガスは前記ベンティング部の第1層及び第2層を通過して外部に排出されることができる。
一方、PTFEは融点が327℃であるが、パウチ型電池ケースの内部樹脂層として主に使われるポリプロピレン(PP)の融点が約160℃であるので、その差が大きい。
したがって、PTFE素材のベンティング部をPPからなる内部樹脂層に付着するために加熱加圧する場合、加熱温度がPTFEの融点温度の場合にはPPが損傷されることがある。一方、PPが損傷されないがPPが溶ける温度に加熱する場合にはPTEFが溶けないから互いに結合しにくい。
よって、本発明では、気孔が形成された第1層131がパウチ型電池ケースの内部樹脂層110cに接触するようにベンティング部をパウチ型電池ケースに付着させる構造を使っているので、ベンティング部をパウチ型電池ケースに付着するためにパウチ型電池ケースとベンティング部が重畳する部分を高温で加熱及び加圧する場合、内部樹脂層110cの一部が前記第1層131の気孔の内部に溶け入った状態で硬化することにより、第1層131に対して内部樹脂層110cがアンカリング(anchoring)される方式で結合される。
図6は図3の他の実施例を示すものであり、本発明によるベンティング部が付着されたパウチ型電池ケースの構造を具体的に示す。
図6を参照すると、パウチ型電池ケース310は、図面上で上から下方に、外部樹脂層310a、接着層310d、金属層310b、接着層310d及び内部樹脂層310cが順に積層された構造を有し、図3に示したパウチ型電池ケースと比較すると、外部樹脂層と金属層との間に、及び金属層と内部樹脂層との間に接着層がさらに導入された点に違いがある。すなわち、前記接着層の付加によって、図6のパウチ型電池ケースは図3のパウチ型電池ケースより各層間の接着力が向上することができる。
ベンティング部330は、気孔が形成された第1層331と、気孔が形成されていない第2層332とを含み、第1層331が内部樹脂層310cに付着されている。
したがって、ベンティング部とパウチ型電池ケース310を結合するために、相互間に重畳した部分を加熱及び加圧すれば、内部樹脂層310cが溶けて第1層331の気孔に移動し、アンカリング(anchoring)によって結合される。
一方、ベンティング部をパウチ型電池ケースの開口の外側に付着してもガス内圧の増加の際にガス排出効果を達成することができるが、この場合には、開口が形成された部分でパウチ型電池ケースの金属層が露出されるから、電解液の副反応によって生成された弗酸がアルミニウムからなる金属層を腐食させる問題があるので好ましくない。
図7はパウチ型電池ケースとベンティング部が重畳して結合された部分のSEM写真を示す。
図7を参照すると、パウチ型電池ケースは、外部樹脂層410a、金属層410b、及び内部樹脂層410cからなる。ベンティング部430は第1層431と第2層432とが積層された構造を有する。
外部樹脂層410aは、PET層、接着層、ナイロン層、及び接着層が外側から内側方向に順に積層された構造を有し、金属層410bはアルミニウムからなる層であり、内部樹脂層410cはポリプロピレンと酸変性ポリプロピレンを組み合わせた形態を有するか、または無延伸ポリプロピレンフィルムからなることができる。
ベンティング部430は、PTFE素材からなり、気孔が形成された第1層431と、PTFE素材からなり、気孔が形成されていない第2層432とからなる。
パウチ型電池ケースとベンティング部が結合する前の状態で、外部樹脂層の全厚さは33.1μm、金属層の厚さは41.4μm、内部樹脂層の厚さは80μmであることができる。
前記内部樹脂層はポリプロピレンと酸変性ポリプロピレンのそれぞれを金属層に押し出す方式で製造することができ、前記内部樹脂層を金属層及び外部樹脂層とともにラミネーションしてパウチ型電池ケースを製造することができ、前記ポリプロピレンの厚さは40μm、酸変性ポリプロピレンの厚さは40μmであることができる。
もしくは、前記内部樹脂層は厚さ80μmの無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムの形態を有することができ、前記無延伸ポリプロピレンフィルムを接着剤で金属層に付着し、外部樹脂層とともにラミネーションすることによりパウチ型電池ケースを製造することができる。
パウチ型電池ケースとベンティング部を加熱及び加圧して結合すれば、内部樹脂層のポリプロピレンが溶けて第1層の気孔に入るので、図7に示すように、内部樹脂層の厚さが12.2μmに減少し、第1層431で気孔が見えなくなる。
すなわち、第1層の気孔に内部樹脂層が導入されてアンカリング結合されることにより、全体部分で均一に接着されたことを確認することができ、ベンティング部がパウチ型電池ケースの内側に安定的に付着された状態になる。
前記第1層と内部樹脂層を接着させるための温度は180℃~220℃、圧力は0.05MPa~0.5MPa、加圧時間は1秒~5秒の範囲内で選択的に適用することができる。
一具体例で、パウチ型電池セルの内部で発生する電解液の副反応などによってガスが発生する場合、パウチ型電池セルの内圧が外部の気圧より高くなり、パウチ型電池ケースに形成された開口及びベンティング部の第1層及び第2層を通してガスが排出されることができる。
したがって、本発明によるパウチ型電池セルは、電池セルの内圧増加の際、内部ガスをベンティング部を通して排出し、電池セルの外部気圧と同じ状態になればガス排出を遮断し、外部水分の流入も防止する過程を可逆的に遂行することができる。
一方、本発明によるパウチ型電池セルを製造する方法は、(a)開口の形成されたラミネートシートを準備する段階、(b)前記開口にベンティング部を付着する段階、(c)前記ラミネートシートを成形してパウチ型電池ケースを製造する段階、及び(d)前記パウチ型電池ケースに電極組立体を収納して密封する段階を含むことができる。
すなわち、前記パウチ型電池セルは成形前に開口が形成されており、前記開口にベンティング部を付着した状態で電極組立体収納部を成形することが工程の便宜性の観点で好ましい。
ただ、必要に応じて、前記段階(b)を前記段階(c)と段階(d)との間に遂行することができ、または前記段階(c)と段階(d)との間にラミネートシートに開口を形成し、ベンティング部を付着する段階を遂行することができる。
前記ベンティング部は、気孔が形成された第1層と、気孔が形成されていない第2層とが積層された構造を有し、前記第1層及び第2層はPTFEからなることができる。
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば前記内容から本発明の範疇内で多様な応用及び変形を遂行することが可能であろう。
以上で説明したように、本発明によるパウチ型電池セルは電池ケースの内側にベンティング部が付着される構造を有するので、ベンティング部の付加によって電池セルのサイズが増加することを最小化することができる。
また、電池セルの内圧増加の際、ガスが即時排出されることができるので、電池セルの内圧を一定水準に維持することができる。
また、本発明によるベンティング部は、開放しながら破断される形態ではなく、可逆的に使用できるようにベンティング部の開閉が可能であるので、排気の後に電池セルの持続的な使用が可能な形態を有する。
100、200 パウチ型電池セル
101 正極リード
102 負極リード
110、310 パウチ型電池ケース
110a、310a、410a 外部樹脂層
110b、310b、410b 金属層
110c、310c、410c 内部樹脂層
111 第1電池ケース
112 第2電池ケース
113 電極組立体収納部
130、230、330、430 ベンティング部
131、331、431 第1層
132、332、432 第2層
215 シーリング部
310d 接着層

Claims (10)

  1. ラミネートシートからなるパウチ型電池ケースと、
    前記パウチ型電池ケースの内部に収納された電極組立体と、
    前記パウチ型電池ケースの内部ガスを排出するためのベンティング部と、
    を含み、
    前記パウチ型電池ケースは開口が形成されており、前記開口は前記開口の内側に付着されている前記ベンティング部によって開閉され
    前記ベンティング部は、気孔が形成された第1層と、気孔が形成されていない第2層とが積層された構造を有し、
    前記パウチ型電池ケースは、外部樹脂層、金属層、及び内部樹脂層を含み、
    前記第1層と前記内部樹脂層が接触するように前記ベンティング部が付着され、
    前記内部樹脂層の一部が前記第1層の気孔の内部に溶け入った状態で硬化することにより、前記内部樹脂層と前記第1層とが結合される、パウチ型電池セル。
  2. 前記第1層と前記第2層とは同じ素材からなる、請求項に記載のパウチ型電池セル。
  3. 前記素材はポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene、PTFE)である、請求項に記載のパウチ型電池セル。
  4. 前記ベンティング部は前記パウチ型電池ケースのシーリング部の隣接部に付着される、請求項1からのいずれか一項に記載のパウチ型電池セル。
  5. 前記パウチ型電池ケースは、電極組立体収納部が形成された第1電池ケースと、前記第1電池ケースと結合して前記パウチ型電池ケースを密封する第2電池ケースとを含み、
    前記ベンティング部は前記第1電池ケースの中心部及び前記第2電池ケースの中心部の少なくとも一方に付着される、請求項1からのいずれか一項に記載のパウチ型電池セル。
  6. (a)ラミネートシートに形成された開口にベンティング部を付着する段階と、
    (b)前記ラミネートシートを成形してパウチ型電池ケースを製造する段階と、
    (c)前記パウチ型電池ケースに電極組立体を収納して密封する段階と、
    を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のパウチ型電池セルの製造方法。
  7. 前記ベンティング部は、気孔が形成された第1層と気孔が形成されていない第2層とが積層された構造を有する、請求項に記載のパウチ型電池セルの製造方法。
  8. 前記第1層と前記第2層とは同じ素材からなる、請求項に記載のパウチ型電池セルの製造方法。
  9. 前記素材はポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene、PTFE)である、請求項に記載のパウチ型電池セルの製造方法。
  10. 請求項1からのいずれか一項に記載のパウチ型電池セルを含む、電池パック。
JP2022505284A 2019-12-13 2020-11-18 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法 Active JP7377591B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023183642A JP2024012380A (ja) 2019-12-13 2023-10-26 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190166594A KR20210075476A (ko) 2019-12-13 2019-12-13 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법
KR10-2019-0166594 2019-12-13
PCT/KR2020/016230 WO2021118091A1 (ko) 2019-12-13 2020-11-18 벤팅부가 부착된 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023183642A Division JP2024012380A (ja) 2019-12-13 2023-10-26 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022540506A JP2022540506A (ja) 2022-09-15
JP7377591B2 true JP7377591B2 (ja) 2023-11-10

Family

ID=76330519

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022505284A Active JP7377591B2 (ja) 2019-12-13 2020-11-18 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法
JP2023183642A Pending JP2024012380A (ja) 2019-12-13 2023-10-26 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023183642A Pending JP2024012380A (ja) 2019-12-13 2023-10-26 ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230231234A1 (ja)
EP (1) EP4009432B1 (ja)
JP (2) JP7377591B2 (ja)
KR (1) KR20210075476A (ja)
CN (1) CN114175370A (ja)
WO (1) WO2021118091A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210025405A (ko) * 2019-08-27 2021-03-09 주식회사 엘지화학 이차 전지용 전지 케이스 및 가스 배출부 제조 방법
US11824220B2 (en) * 2020-09-03 2023-11-21 Apple Inc. Electronic device having a vented battery barrier
KR102608407B1 (ko) * 2022-01-04 2023-11-29 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
KR20230123695A (ko) * 2022-02-17 2023-08-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN115275458B (zh) * 2022-07-22 2023-11-21 深圳新源柔性科技有限公司 一种翻盖薄膜电池及其制备方法
WO2024122928A1 (ko) * 2022-12-05 2024-06-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237526A (en) 1978-05-19 1980-12-02 Union Carbide Corporation Battery operated device having a waterproof housing and gas discharge vent
JP2007214451A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Power System:Kk 電子部品のガス抜き部の構造
JP2011108433A (ja) 2009-11-16 2011-06-02 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄電装置
EP2410592A1 (en) 2010-07-19 2012-01-25 SB LiMotive Co., Ltd. Battery module
JP5320255B2 (ja) 2009-10-26 2013-10-23 日本電気株式会社 携帯端末
WO2018117056A1 (ja) 2016-12-19 2018-06-28 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とこれを用いた防水通気膜及び防水通気部材
JP2019192749A (ja) 2018-04-24 2019-10-31 日本ゴア株式会社 電子部品用ポリテトラフルオロエチレン膜
JP2020528483A (ja) 2017-10-26 2020-09-24 エルジー・ケム・リミテッド フッ素系樹脂多孔性膜およびその製造方法
JP7289865B2 (ja) 2015-08-31 2023-06-12 アトラス コプコ エアーパワー,ナームローゼ フェンノートシャップ 圧縮ガスのための吸着デバイス

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3233683B2 (ja) * 1992-05-22 2001-11-26 ジャパンゴアテックス株式会社 撥油性防水性通気フィルター製品
JP3702968B2 (ja) * 1994-04-28 2005-10-05 ジャパンゴアテックス株式会社 着色されたベントフィルター
JP5383146B2 (ja) * 2007-10-29 2014-01-08 信越ポリマー株式会社 非対称膜及びこれを用いた空調システム
JP2014184418A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Nitto Denko Corp 防水通気構造、防水通気部材及び防水通気膜
KR20150034498A (ko) * 2013-09-26 2015-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 커버를 구비하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 이차전지
KR102275273B1 (ko) * 2014-07-29 2021-07-09 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 리튬 이차전지의 벤팅 시스템
KR102255525B1 (ko) 2016-10-07 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 2차 전지 및 그 2차 전지의 사이클 수명 특성 개선 방법
KR102425151B1 (ko) * 2017-10-16 2022-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 배출구를 포함하는 이차전지용 파우치형 케이스
KR102555751B1 (ko) * 2017-10-17 2023-07-14 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 배출이 가능한 이차전지용 파우치형 케이스

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237526A (en) 1978-05-19 1980-12-02 Union Carbide Corporation Battery operated device having a waterproof housing and gas discharge vent
JP2007214451A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Power System:Kk 電子部品のガス抜き部の構造
JP5320255B2 (ja) 2009-10-26 2013-10-23 日本電気株式会社 携帯端末
JP2011108433A (ja) 2009-11-16 2011-06-02 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄電装置
EP2410592A1 (en) 2010-07-19 2012-01-25 SB LiMotive Co., Ltd. Battery module
JP7289865B2 (ja) 2015-08-31 2023-06-12 アトラス コプコ エアーパワー,ナームローゼ フェンノートシャップ 圧縮ガスのための吸着デバイス
WO2018117056A1 (ja) 2016-12-19 2018-06-28 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とこれを用いた防水通気膜及び防水通気部材
JP2020528483A (ja) 2017-10-26 2020-09-24 エルジー・ケム・リミテッド フッ素系樹脂多孔性膜およびその製造方法
JP2019192749A (ja) 2018-04-24 2019-10-31 日本ゴア株式会社 電子部品用ポリテトラフルオロエチレン膜

Also Published As

Publication number Publication date
CN114175370A (zh) 2022-03-11
EP4009432A4 (en) 2022-08-24
EP4009432A1 (en) 2022-06-08
KR20210075476A (ko) 2021-06-23
EP4009432B1 (en) 2024-05-22
JP2024012380A (ja) 2024-01-30
US20230231234A1 (en) 2023-07-20
JP2022540506A (ja) 2022-09-15
WO2021118091A1 (ko) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7377591B2 (ja) ベンティング部が付着されたパウチ型電池セル及びその製造方法
CN106067525B (zh) 二次电池和具有该二次电池的电池模块
JP7049541B2 (ja) ガス排出手段を備えたパウチ型二次電池
JP5679196B2 (ja) 二次電池
KR100900411B1 (ko) 일방향 배출 밸브를 포함하고 있는 이차전지
JP5125053B2 (ja) 扁平型電気化学セル及びそれを組み合わせてなる組電池
US20100291423A1 (en) Electric storage device
CN107768553B (zh) 蓄电装置用外包装材料及蓄电装置
KR102335202B1 (ko) 열팽창성 층을 도입한 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법
KR101229228B1 (ko) 수분 차단성이 향상된 이차전지
US10446819B2 (en) Apparatus and method for directed vent gas expulsion in battery cells
KR102159368B1 (ko) 전기화학소자용 파우치 외장재
JP7466975B2 (ja) 二次電池用電池ケースおよびガス排出部の製造方法
JP7250209B2 (ja) 二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池の製造方法
KR101082960B1 (ko) 우수한 내구성의 이차전지
JP5088662B2 (ja) 扁平型電気化学セル
CN114665139A (zh) 软包电池
JP2023100827A (ja) 電極組立体の変形を抑制するリチウム二次電池用の電池ケース
JP7325892B2 (ja) 二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池の製造方法
JP6152260B2 (ja) 電池用外装材及び電池
KR20160055600A (ko) 이차전지용 파우치 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
JP6469759B2 (ja) 電池
KR20090079020A (ko) 이차전지 패키지용 라미네이트 시트 및 이를 포함하는이차전지
WO2020246072A1 (ja) 蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体、電動自動車及び蓄電デバイスの製造方法
KR20240032092A (ko) 전고체 전지용 외장재 및 전고체 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220201

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230517

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230829

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230919

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231026

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7377591

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150