KR101294259B1 - 지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지 - Google Patents

지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101294259B1
KR101294259B1 KR1020130010215A KR20130010215A KR101294259B1 KR 101294259 B1 KR101294259 B1 KR 101294259B1 KR 1020130010215 A KR1020130010215 A KR 1020130010215A KR 20130010215 A KR20130010215 A KR 20130010215A KR 101294259 B1 KR101294259 B1 KR 101294259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
battery
battery case
electrode assembly
sealing
Prior art date
Application number
KR1020130010215A
Other languages
English (en)
Inventor
김성용
이한호
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
Application granted granted Critical
Publication of KR101294259B1 publication Critical patent/KR101294259B1/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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • 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
    • H01M50/121—Organic 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • 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
    • 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
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체를 내장한 상태에서 외주면을 실링하여 밀봉되어 있으며, 상기 전지케이스의 외주면 실링부 중 적어도 하나의 실링부에는, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지 {Secondary Battery Having Zigzag-shaped Sealing Part}
본 발명은 지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체를 내장한 상태에서 외주면을 실링하여 밀봉되어 있으며, 상기 전지케이스의 외주면 실링부들 중의 적어도 하나의 실링부에는, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.
리튬 이차전지는 전기적 특성의 우수성과 상대적으로 경량인 점에도 불구하고 현재까지 활발하게 사용되지 않은 이유는 안전성에 있었다. 이러한 리튬 이차전지의 안전성을 향상시키기 위한 노력들로는, 온도의 상승을 막기 위한 PTC(Positive Temperature Coefficient), 온도 퓨즈, 또는 감압 보호회로 등을 들 수 있다.
그러나, 상기와 같은 수단들을 구비하고 있어도, 비정상적인 조건 하에서는 전지 내부에서 이상 반응으로 인한 가스가 발생할 수 있다.
현재 생산되는 이차전지는 기본적으로 내부가 진공 구조를 이루고 있다. 이는 전지 내부에 반응할 수 있는 가스를 제거함으로써 발생 가능한 부반응을 억제하기 위함이다. 그러나, 이로 인하여, 상기 비정상적인 조건 하에서 가스가 발생하는 경우, 가스가 외부로 배출되기까지 많은 양의 가스를 채우게 되고 배출 시기가 늦어지면서 폭발의 위험성이 커지는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에서는 전지케이스 실링부에 하나의 벤트부를 형성하는 시도들이 있어 왔다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 전지셀들(10, 20, 30)의 전지케이스(14)의 일측 실링부에는 벤트부들(15, 25, 35)이 형성되어 있다.
도 1의 전지셀(10)의 벤트부(15)는 전지케이스(14)의 내부로부터 외부 방향으로 만입된 구조이고, 도 2의 전지셀(20)의 벤트부(25)는 실링부의 폭을 변형한 구조이며, 도 3의 전지셀(30)의 벤트부(35)는 실링부 내부에 이물질 등을 개재한 구조이다.
이들 벤트부들(15, 25, 35)은, 전지케이스(14) 내부의 압력이 상승할 경우, 벤트부(15, 25, 35)에 집중된 응력에 의해 터짐으로써, 내부에서 발생된 가스를 외부로 배출하는 구조이다. 따라서, 이러한 구조의 벤트부들은 터지게 되는 임계 압력치에 따라 구체적인 치수가 결정되게 된다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 개시된 벤트부들(15, 25, 35)의 구조는, 전지셀의 충방전시 발생하는 전지셀 자체의 팽창 및 수축으로 인해 쉽게 손상될 수 있는 구조이다. 또한, 임계 압력치에 따라 구체적인 치수로 설계된 벤트부 일 지라도, 이들 벤트부들(15, 25, 35)의 구조는 상술한 바와 같이 쉽게 손상될 수 있는 구조이므로, 임계 압력치에 도달하지 않았음에도 불구하고 조기에 터져버리는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 전지셀 내부의 압력이 임계 압력에 도달할 경우, 이에 정확히 대응하여 벤트될 수 있는 이차전지에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지케이스의 외주면 실링부에 만입부들을 연속적으로 형성함으로써, 이차전지의 내부 압력이 임계치에 도달했을 경우 신뢰성 있게 가스 배출이 이루어질 수 있는 구조의 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 비정상적인 작동 상태가 상대적으로 심각하지 않은 상황에서 전지케이스가 벤트되어 내부 가스를 배출함으로써, 폭발 위험 등을 감소시켜서 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 이차전지는,
전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지로서,
상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체를 내장한 상태에서 외주면을 실링하여 밀봉되어 있으며,
상기 전지케이스의 외주면 실링부들 중의 적어도 하나의 실링부에는, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래기술의 벤트부들의 구조는, 전지셀의 충방전시 발생하는 전지셀 자체의 팽창 수축으로 인해 쉽게 손상될 수 있는 구조이고, 내부 압력 및 응력이 특정 부위에만 집중되는 구조이다. 따라서 이러한 구조의 벤트부들은 임계 압력치에 도달하지 않았음에도 불구하고 조기에 터져버리는 경우가 발생할 수 있어서, 전반적으로 작동 신뢰성이 낮다.
반면에, 본 발명에 따른 이차전지는 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 있는 구조이므로, 내부에서 발생하는 압력을 여러 개의 만입부들에 분산시킬 수 있어, 이차전지 내부 압력이 임계치에 도달했을 경우 이에 정확히 대응하여 안전하게 가스 배출이 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 바, 이러한 소재는, 전지셀 자체의 반복적인 팽창 수축, 즉, 반복적인 외력에 의해, 시트의 외주면 실링 부위에서 변형, 파괴 또는 강성이 저하될 수 있는 피로 파괴(fatigue fracture) 특성을 지니고 있다. 더욱이, 내부 압력에 의해 벤트 될 수 있도록 다른 실링부보다 취약한 구조로 설계된 벤트부는 이러한 피로 파괴 특성이 더욱 가속화 될 수 밖에 없는 구조이다. 따라서, 단일 구조의 종래의 벤트부는, 임계 압력치에 따라 구체적인 치수로 설계되었을 지라도, 반복적인 외력에 의해 피로 파괴 현상이 일어날 수 있으며, 이에 따라, 설계된 임계 압력치 보다 낮은 압력에 벤트 되거나, 의도되지 않은 압력치에 벤트 될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 전지케이스는, 여러 개의 만입부들이 인접 배열된 구조의 벤트부를 포함하고 있으므로, 내부 압력 또는 외력을 여러 개의 만입부들에 분산될 수 있으며, 이에 따라, 상술한 피로 파괴 발생 가능성을 현저히 낮출 수 있고, 결과적으로, 설계된 임계 압력치에 정확히 반응하여 벤트 될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 만입부는 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 방향의 경계선에 형성되어 있고, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 지그재그 형상을 이루고 있는 구조일 수 있다.
상기 지그재그 형상은, 예를 들어, 수평 단면 상으로 둘 이상의 다각형들이 인접 배열된 형상 또는 둘 이상의 반원들이 인접 배열된 형상일 수 있다. 구체적으로, 상기 지그재그 형상은 전지케이스 내부에서 발생하는 압력 및 응력을 만입부들에 분산시킬 수 있는 형상이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 둘 이상의 삼각형들, 사각형들 또는 타원들이 인접 배열된 형상일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 연속적으로 형성된 만입부들의 총 길이는 외주면 실링부의 길이를 기준으로 5 내지 40%의 크기일 수 있고, 상기 만입부들의 개수는 2 내지 10 개일 수 있다.
구체적으로, 상기 만입부들의 총 길이가 전체 외주면 실링부의 길이를 기준으로 5% 미만인 경우에는 상기와 같이 상대적으로 낮은 내부 압력에서 가스를 배출하는 효과를 얻기 어렵고, 40% 초과인 경우에는 실링부의 밀봉력이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 만입부의 만입 깊이는 실링부의 폭을 기준으로 5 내지 50% 인 구조일 수 있으며, 상기 만입부의 너비는 실링부의 폭을 기준으로 5 내지 50% 인 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 만입부의 만입 깊이 또는 너비가 실링부의 폭을 기준으로 50% 이상인 경우에는 실링부의 밀봉력이 저하될 수 있어 바람직하지 고, 상기 만입부의 만입 깊이 또는 너비가 실링부의 폭을 기준으로 5% 미만인 경우에는 소망하는 효과를 얻기 어려우므로 바람직하지 않다.
경우에 따라서는, 상기 전지케이스는, 전지케이스의 내부가 상압 상태로 유지될 수 있도록 불활성 가스가 주입되어 있을 수 있다.
현재 생산되고 있는 이차전지는 기본적으로 내부가 진공 구조를 이루고 있다. 이는, 내부에서 반응할 수 있는 가스를 제거함으로써, 발생할 수 있는 여러 가지 부반응을 없애기 위함이다. 그러나, 이로 인하여, 과충전 등 전지의 이상 반응으로 내부에 가스가 발생할 경우, 전지가 벤트(vent)되기까지 상대적으로 긴 시간이 요구되고, 그 결과, 내부의 이상 반응이 심화되고 폭발의 위험성이 커지게 되는 문제가 발생할 수 있다.
반면에, 이차전지 내부에 불활성 가스를 주입하여 전지 내부를 상압 상태로 유지하는 경우에는, 상기와 같은 이상 반응이 발생하면 상대적으로 짧은 시간에 내부 압력이 벤트 가능한 정도로 상승하게 된다. 따라서, 이상 반응이 심화되는 것을 방지할 수 있고, 또한 폭발의 위험성을 감소시킬 수 있다.
상기 불활성 가스는 이차전지의 내부에서 별도의 전기화학적 반응을 유발하지 않는 것이면 어느 것이나 가능하나, 예를 들어, 헬륨, 질소 및 아르곤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 불활성 가스는 이차전지의 제조과정 중 전지 활성화를 위한 초기 충방전에서 발생한 가스의 제거 후 전지케이스 내부에 충진되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 전지의 조립 시 활성화 과정에서 전지의 성능에 필요하지 않는 가스들이 발생하게 되고, 별도의 과정을 통해 이를 제거하고 있다. 따라서, 상기 활성화 단계에서 발생하는 가스의 제거 후 전지케이스 내부에 불활성 가스를 충진시키는 것이 바람직할 수 있다.
상기 전극조립체는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 권취형 구조, 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어질 수 있다.
전극조립체는 이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극으로 구성되고, 일반적으로 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되었고, 상기 구조의 전극조립체를 스택/폴딩형 전극조립체라고 한다.
상기 풀셀은 양극/분리막/음극의 단위 구조로 이루어져 있는 셀로서, 셀의 양측에 각각 양극과 음극이 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀은 가장 기본적인 구조의 양극/분리막/음극 셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등을 들 수 있다.
또한, 상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위구조와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 셀이다. 본 명세서에서는 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 셀을 “C형 바이셀”로서 칭하고, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 셀을 “A형 바이셀”로서 칭한다. 즉, 양측에 양극이 위치하는 셀을 C형 바이셀이라 하고, 양측에 음극이 위치하는 셀을 A형 바이셀이라 한다.
이러한 바이셀들은 셀 양측의 전극이 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극 및 음극과 분리막의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다.
풀셀과 바이셀은 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 이러한 결합 방법의 바람직한 예로는 열융착 방식을 들 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 이러한 라미네이트 시트는 금속 소재 케이스에 비해 이차전지의 자체 중량을 감소시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 모바일 제품 또는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 이차전지의 경우 중량이 가벼울 것이 요구되고 있다. 본 발명에 따르면, 상기 전지케이스가 전극조립체를 내장한 상태에서 외주면을 실링하여 밀봉한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 라미네이트 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 외부 수지층은 외부 환경에 대해 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성이 필요하다. 이러한 측면에서 외부 피복층의 고분자 수지는 인장강도 및 내후성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 피복층은 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 이루어져 있거나 및/또는 상기 외부 피복층의 외면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)층이 구비되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 비교하여 얇은 두께에서도 우수한 인장강도와 내후성을 가지므로 외부 피복층으로 사용하기에 바람직하다.
상기 내부 수지층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 라미네이트 시트는, 상기 외부 피복층의 두께가 5 내지 40 ㎛이고, 상기 베리어층의 두께가 20 내지 150 ㎛이며, 상기 내부 실란트층의 두께가 10 내지 50 ㎛인 구조로 이루어질 수 있다. 상기 라미네이트 시트의 각 층들의 두께가 너무 얇은 경우에는 물질에 대한 차단 기능과 강도 향상을 기대하기 어렵고, 반대로 너무 두꺼우면 가공성이 떨어지고 시트의 두께 증가를 유발하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 합제에는, 필요에 따라, 바인더, 도전재, 충진재 등이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체는, 상기 음극 집전체에서와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM’yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M’ = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등의 성분들이 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 바인더와 도전재 및 필요에 따라 첨가되는 성분들은 음극에서의 설명과 동일하다.
경우에 따라서는, 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다. 이러한 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다.
상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 음극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.
상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 내지 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 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 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전지케이스의 외주면 실링부에 만입부들을 연속적으로 형성함으로써, 이차전지 내부 압력이 임계치에 도달했을 때 신뢰성 있게 가스 배출이 이루어질 수 있어 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있으며, 비정상적인 작동 상태가 상대적으로 심각하지 않은 상황에서 전지케이스가 벤트(vent)되어 내부 가스를 배출하도록 함으로써, 폭발 위험 등을 감소시켜서 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 종래 이차전지들의 단면 모식도이다;
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 이차전지의 단면 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 4에는 종래 이차전지의 구조를 나타내는 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 구조를 나타내는 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4을 참조하면, 이차전지(100)는 전극조립체(110)를 전지케이스의 수납부에 장착하여 제조한다. 전극조립체(110)의 일측 단부에는 전극조립체(110)에서 연결되어 전지케이스 외부로 연장되어 있는 전극 단자들(120, 130)이 위치하고 있다. 상기 전지케이스는 외주면을 열융착하여 실링부(140)를 형성함으로써 밀봉한다. 이러한 실링부(140)는 각 측면에서 직사각형 형상으로 이루어져 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지(200A)는 도 4의 이차전지(100)와 기본 구성은 동일하다. 다만, 실링부(240) 중 일측 측면에 다수의 만입부들이 인접 배열되어 형성된 지그재그 형상의 벤트부(250A)가 형성되어 있다는 점에 차이가 있다. 이러한 벤트부(250A)는 전극조립체(210) 방향의 경계선이 연속적인 지그재그 형상으로 형성되어 있음으로써, 내부 압력 증가 시, 만입부들로 압력이 적절히 가해지면서 상대적으로 낮은 압력에서도 가스를 배출할 수 있다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지들(200B, 200C)이 도시되어 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 이차전지들(200B, 200C)의 기본 구성은 도 5에 도시된 이차전지(200A)와 동일하다. 다만, 다수의 만입부들이 인접 배열되어 형성된 지그재그 형상의 벤트부(250B, 250C)의 형상이 다르다. 구체적으로, 도 6에 개시된 벤트부(250B)는 반원 형상의 만입부들이 인접 배열된 형상이고, 도 7에 개시된 벤트부(250C)는 사각형 형상의 만입부들이 인접 배열된 형상이다.
도 5 내지 도 7에 개시된 벤트부들(250A, 250B, 250C)의 길이(L1, L2, L3)는 실링부 전체 길이(L)를 기준으로 5% 내지 40% 범위로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 벤트부들(250A, 250B, 250C)의 폭(W1, W2, W3)은 실링부 폭(W)을 기준으로 5% 내지 50% 범위인 것이 바람직하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지로서,
    상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체를 내장한 상태에서 외주면을 실링하여 밀봉되어 있으며,
    상기 전지케이스의 외주면 실링부들 중의 적어도 하나의 실링부에는, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 만입부는 전지케이스의 외주면 실링부가 전극조립체 방향의 경계선에 형성되어 있고, 둘 이상의 만입부들이 연속적으로 형성되어 지그재그 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 지그재그 형상은, 수평 단면 상으로 둘 이상의 다각형 들이 인접 배열된 형상 또는 둘 이상의 반원들이 인접 배열된 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연속적으로 형성된 만입부들의 총 길이는, 외주면 실링부의 길이를 기준으로 5 내지 40% 의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 만입부들의 개수는 2 내지 10 개인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 만입부의 만입 깊이는 실링부의 폭을 기준으로 5 내지 50 % 인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 만입부의 너비는 실링부의 폭을 기준으로 5 내지 50 % 인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 전지케이스의 내부가 상압 상태로 유지될 수 있도록 불활성 가스가 주입되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 헬륨, 질소 및 아르곤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 이차전지의 제조과정 중 전지 활성화를 위한 초기 충방전에서 발생한 가스의 제거 후 전지케이스 내부에 충진되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형 구조, 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분 차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 제 14 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 중대형 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 전지팩.
KR1020130010215A 2012-02-02 2013-01-30 지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지 KR101294259B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120010913 2012-02-02
KR1020120010913 2012-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101294259B1 true KR101294259B1 (ko) 2013-08-06

Family

ID=48905524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130010215A KR101294259B1 (ko) 2012-02-02 2013-01-30 지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9070929B2 (ko)
EP (1) EP2772960B1 (ko)
JP (1) JP6084232B2 (ko)
KR (1) KR101294259B1 (ko)
CN (1) CN103975461B (ko)
WO (1) WO2013115549A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015122667A1 (ko) * 2014-02-14 2015-08-20 주식회사 엘지화학 실링부에 홈을 포함하고 있는 파우치형 이차전지
KR101833540B1 (ko) * 2014-08-14 2018-03-02 주식회사 엘지화학 가스 배출 수단을 포함하는 전지셀
WO2020256412A1 (ko) * 2019-06-17 2020-12-24 주식회사 리베스트 전기화학 셀 및 이에 구비되는 외장재
KR20220093822A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 주식회사 리베스트 외장재, 외장재에 패턴을 형성하는 방법 및 외장재를 포함하는 배터리를 생성하는 방법
KR20230140044A (ko) 2022-03-29 2023-10-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10381171B2 (en) * 2015-03-04 2019-08-13 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electric storage cell, covering film and electric storage module
JP7193407B2 (ja) * 2019-04-03 2022-12-20 積水化学工業株式会社 積層型電池
KR20210032219A (ko) * 2019-09-16 2021-03-24 주식회사 엘지화학 이차전지 제조방법 및 이차전지
KR20210058159A (ko) * 2019-11-13 2021-05-24 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 실링 블록
JP7484564B2 (ja) * 2020-08-21 2024-05-16 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
KR20220062995A (ko) * 2020-11-09 2022-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지
CN112652830B (zh) * 2020-12-30 2022-09-13 骆驼集团新能源电池有限公司 一种改善铝壳锂离子电池极片界面的排气方法
CN113258227B (zh) * 2021-07-14 2021-10-15 广东电网有限责任公司韶关供电局 一种电池制作工艺以及用于巡检机器人的电池包

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040107041A (ko) * 2003-06-12 2004-12-20 삼성에스디아이 주식회사 전지
KR20060031939A (ko) * 2004-10-11 2006-04-14 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR20080064916A (ko) * 2007-01-06 2008-07-10 주식회사 엘지화학 발화 및 폭발에 대한 안전성이 개선된 리튬 이차전지
KR20120086514A (ko) * 2011-01-26 2012-08-03 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 그 제조 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285879A (ja) * 1999-04-01 2000-10-13 Sony Corp 電池およびその製造方法
JP2001093483A (ja) * 1999-09-28 2001-04-06 Tokai Rubber Ind Ltd 薄型電池用袋体
JP2001273884A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Yuasa Corp 密閉形電池およびその製造方法
JP4862211B2 (ja) * 2000-08-08 2012-01-25 株式会社Ｇｓユアサ 密閉型二次電池
JP2003132868A (ja) * 2001-10-25 2003-05-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート状電池
JP4241289B2 (ja) * 2003-08-01 2009-03-18 大日本印刷株式会社 電極板テープロールの梱包体
KR100624967B1 (ko) * 2005-01-28 2006-09-19 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지 및 그의 제조 방법
JP2006294367A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP4927169B2 (ja) * 2006-08-28 2012-05-09 エルジー・ケム・リミテッド 一方向排気バルブを包含する二次バッテリー
KR101151110B1 (ko) * 2007-02-21 2012-06-01 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 전지 실장체, 적층 전지 어셈블리 및 필름 외장 전지
KR100944987B1 (ko) * 2007-12-14 2010-03-02 주식회사 엘지화학 신규한 실링부 구조를 포함하는 이차전지
JP2009187889A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Nissan Motor Co Ltd 電池ケース及び組電池
JP5214364B2 (ja) * 2008-08-01 2013-06-19 古河電池株式会社 リチウムイオン二次電池
KR101082196B1 (ko) * 2009-12-23 2011-11-09 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040107041A (ko) * 2003-06-12 2004-12-20 삼성에스디아이 주식회사 전지
KR20060031939A (ko) * 2004-10-11 2006-04-14 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR20080064916A (ko) * 2007-01-06 2008-07-10 주식회사 엘지화학 발화 및 폭발에 대한 안전성이 개선된 리튬 이차전지
KR20120086514A (ko) * 2011-01-26 2012-08-03 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 그 제조 방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015122667A1 (ko) * 2014-02-14 2015-08-20 주식회사 엘지화학 실링부에 홈을 포함하고 있는 파우치형 이차전지
US10014497B2 (en) 2014-02-14 2018-07-03 Lg Chem, Ltd. Pouch-type secondary battery including sealed part having recess
KR101833540B1 (ko) * 2014-08-14 2018-03-02 주식회사 엘지화학 가스 배출 수단을 포함하는 전지셀
WO2020256412A1 (ko) * 2019-06-17 2020-12-24 주식회사 리베스트 전기화학 셀 및 이에 구비되는 외장재
KR20220093822A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 주식회사 리베스트 외장재, 외장재에 패턴을 형성하는 방법 및 외장재를 포함하는 배터리를 생성하는 방법
WO2022145810A1 (ko) * 2020-12-28 2022-07-07 주식회사 리베스트 외장재, 외장재에 패턴을 형성하는 방법 및 외장재를 포함하는 배터리를 생성하는 방법
KR102640354B1 (ko) * 2020-12-28 2024-02-27 주식회사 리베스트 외장재, 외장재에 패턴을 형성하는 방법 및 외장재를 포함하는 배터리를 생성하는 방법
KR20230140044A (ko) 2022-03-29 2023-10-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
CN103975461B (zh) 2016-12-07
JP6084232B2 (ja) 2017-02-22
EP2772960A1 (en) 2014-09-03
EP2772960B1 (en) 2017-01-04
WO2013115549A1 (ko) 2013-08-08
US20140272488A1 (en) 2014-09-18
US9070929B2 (en) 2015-06-30
JP2015505138A (ja) 2015-02-16
CN103975461A (zh) 2014-08-06
EP2772960A4 (en) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101294259B1 (ko) 지그재그 형상의 실링부를 포함하는 이차전지
KR101968980B1 (ko) 절연층을 포함하는 이차전지용 케이스 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102234218B1 (ko) 가스 흡착층을 포함하는 전지케이스
KR102143366B1 (ko) 곡면 엣지를 가진 전지셀 케이스 및 이의 제조 장치
KR101266109B1 (ko) 내부 단락을 방지할 수 있는 구조의 이차전지
KR101861888B1 (ko) 고성형성을 갖는 이차전지용 케이스 및 이의 제조방법
KR101651141B1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
KR101296616B1 (ko) 전지케이스 표면에 자가치유물질 층을 포함하는 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩
KR101517885B1 (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 이차전지
KR101702071B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지
US10319956B2 (en) Pouch case for secondary battery and pouch-type secondary battery comprising the same
KR102082467B1 (ko) 집전체 중심 부위에 높은 활물질 로딩량을 가지는 전극을 포함하는 전극조립체
KR101877601B1 (ko) 신규한 구조의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 원통형 전지
KR101451193B1 (ko) 성능이 우수한 리튬 이차전지
KR101613101B1 (ko) 이차전지의 제조 방법 및 이를 이용한 이차전지
KR20160049822A (ko) 내열성 보강층을 포함하는 이차전지용 케이스 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20130116513A (ko) 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지
KR101596494B1 (ko) 내부 단락을 방지할 수 있는 부도체를 포함하는 전극 집전체
KR101752912B1 (ko) 전기변색 물질을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지
KR101627360B1 (ko) 단전을 위한 부재를 포함하고 있는 이차전지
KR101531645B1 (ko) 이차전지의 제조방법
KR101307772B1 (ko) 이차전지 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR20170022289A (ko) 활물질 로딩량의 구배를 가진 전극을 포함하는 전극조립체
KR101497348B1 (ko) 리튬 이차전지용 일체형 전극조립체의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 일체형 전극조립체
KR101377904B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160725

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170718

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 6