KR101483811B1 - 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR101483811B1
KR101483811B1 KR20100024888A KR20100024888A KR101483811B1 KR 101483811 B1 KR101483811 B1 KR 101483811B1 KR 20100024888 A KR20100024888 A KR 20100024888A KR 20100024888 A KR20100024888 A KR 20100024888A KR 101483811 B1 KR101483811 B1 KR 101483811B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell cover
amorphous alloy
bulk amorphous
group
alloy
Prior art date
Application number
KR20100024888A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110105640A (ko
Inventor
최상규
신영준
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR20100024888A priority Critical patent/KR101483811B1/ko
Publication of KR20110105640A publication Critical patent/KR20110105640A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101483811B1 publication Critical patent/KR101483811B1/ko

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
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/008Amorphous alloys with Fe, Co or Ni as the major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/02Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/10Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/02Details
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 고강도 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것으로, 본 발명에 따른 벌크 비정질 합금 셀 커버는 전기 전도성이 없는 벌크 비정질 합금을 사용하여 제조되는 것인바, 파우치의 절단면과의 통전으로 인한 셀 성능 저하의 우려가 없으며, 일반 금속 또는 합금 등에 비해 강도가 월등하여, 외부 충격 등으로부터 셀을 보호하고 안전성에 있어서도 매우 유리한 효과를 제공한다. 또한, 벌크 비정질 합금은 열전도도가 매우 낮기 때문에 전지의 발열 현상이나 통전 현상을 예방하는 데에도 매우 효과적이다.

Description

고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩{HIGH- STRENGTH BULK AMORPHOUS ALLOY CELL COVER AND BATTERY PACK WITH SAME}
본 발명은 고강도 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 판상 성형이 가능한 벌크 비정질 합금으로 이루어진 셀 커버 및 이를 이용하여 제조된 전지팩에 대한 것이다.
최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다. 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.
일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전지를 말한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 젤리-롤형(권취형) 또는 스택형(적층형)의 구조로 이루어져 있다.
 도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지를 조립한 상태의 평면 투시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상기 파우치형 전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 상부커버(22)로 이루어져 있다. 케이스 본체(21)와 상부커버(22)는 ONy(연신 나일론 필름)으로 이루어진 외부 피복층(20a), 알루미늄으로 이루어진 배리어층(20b) 및 CPP(무연신 폴리프로필렌 필름)로 이루어진 내부 실란트층(20c)으로 구성되어 있고, 내부 실란트층(20c)의 테두리에는 핫멜트층(도시되지 않음)이 코팅되어 있어서, 케이스 본체(20)의 상단부(24)와 상부커버(22)의 상단부가 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다. 스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합 되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 상부커버(22)의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때, 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다. 전해질이 함침된 전극조립체(30)를 수납부(23)에 안착한 상태에서 케이스 본체(21)와 상부커버(22)의 접촉 부위를 열융착시키면, 도 2에서와 같이 상단 실링부(24)와 측면 실링부(25)가 형성된다. 측면 실링부(25)는 불필요하게 양측 방향으로 연장되어 있으므로 열융착에 의해 실링이 되면 전지팩의 제조를 위해 실링부를 절단하고 남은 날개부분을 수직으로 절곡한다(윙 폴딩 부분).
이러한 파우치형 전지셀(10)은 ONy(연신 나일론 필름)으로 이루어진 외부 피복층(20a), 알루미늄으로 이루어진 배리어층(20b) 및 CPP(무연신 폴리프로필렌 필름)로 이루어진 내부 실란트층(20c) 만으로 패키징되어 있기 때문에, 물리적 충격을 받거나 또는 뾰족한 물체에 의해 눌려질 때, 케이스 본체(21)와 상부커버(22)가 쉽게 손상되어 발화 또는 폭발되는 문제점이 있다. 따라서, 일반적으로는 측면 실링부(26)가 수직으로 절곡되어 형성된 전지셀(10)을 소정의 기계적 강성을 가지는 케이스(도시하지 않음) 등에 내장하여 전지팩을 구성한다.
한편, 현재의 HEV용 혹은 PHEV, EV용의 중대형 리튬이차전지는 고용량을 위하여 하나의 전지셀을 사용하기보다는 여러 셀을 병렬로 연결하여 모듈화하고 패키징하여 사용한다. 이와 같이 모듈 단위의 셀을 연결할 때, 셀간 간섭과 통전을 피하며 안전성을 확보하기 위하여 셀 커버를 사용하게 된다. 현재 셀 커버는 주로 알루미늄 등과 같은 금속 판재의 셀 커버가 사용되고 있다. 그러나 이러한 금속 판재 셀 커버는 자칫 셀의 절연 저항이 유지되지 못하고 국부적인 파괴가 일어났을 때 상기 파우치형 전지셀의 양 날개가 접힌 부분(윙 폴딩 부위)과 셀 커버간의 통전으로 인해 특정 셀의 전압이 떨어지게 되며 이는 결과적으로 연결된 다른 셀의 성능도 저하시키는 요인이 된다. 또한, 알루미늄 재질의 얇은 커버는 외부에서의 충격 또는 관통 등으로부터 셀을 보호하기에 강도가 떨어지는 문제가 있다. 따라서 상기와 같은 셀 커버간의 통전을 막고 외부충격에 적정한 강도와 쇼트 내지 단전에 우수한 대항성을 가지며, 더욱 콤팩트하고 가벼운 셀 커버에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 판상으로 성형이 가능한 벌크 비정질 합금을 이용하여 셀 커버를 제조함으로써 강도 및 절연성이 우수한 리튬 이차전지용 셀 커버를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 벌크 비정질 합금을 이용한 셀 커버를 포함하는 전지팩을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 벌크 비정질 합금을 이용한 리튬 이차전지용 셀 커버를 제공한다.
상기 벌크 비정질 합금은, 지르코늄기, 알루미늄기, 티타늄기, 실리콘기 또는 마그네슘기를 갖는 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 모합금으로 하여 제조된 것을 특징한다.
또한, 상기 모합금에는 Zr, Co, B, Fe, Ti, Si, Sn, Nb로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 첨가원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 첨가원소는 전체 벌크 비정질 합금에 대해 1내지 30중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 벌크 비정질 합금으로 이루어진 셀 커버는 두께가 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지용 셀 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 벌크 비정질 합금 셀 커버는 전기 전도성이 없는 벌크 비정질 합금을 사용하여 제조되는 것인바, 파우치형 전지케이스의 절단면과의 통전으로 인한 셀 성능 저하의 우려가 없으며, 일반 금속 또는 합금 등에 비해 강도가 월등하여, 강한 외부 충격 등으로부터 셀을 보호할 수 있어 안전성에 크게 개선된 전지팩을 제공한다. 또한, 벌크 비정질 합금은 열전도도가 매우 낮기 때문에 전지의 발열 현상이나 통전 현상을 예방하는데에도 매우 효과적이다.
도 1은 일반적인 파우치형 전지셀의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지셀의 결합 상태의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버의 조립 전 분리 상태도 및 조립된 형태에 대한 사시도이다.
본 발명은 벌크 비정질 합금을 이용하여 제조된 리튬 이차전지용 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 이차 전지의 셀 커버 재료로서 벌크 비정질 합금을 이용하는 것을 특징으로 한다.
벌크 비정질 합금이란, 통상적인 결정질 합금과는 달리 원자들이 불규칙하게 배열함으로써 결정성을 갖지 않는 액상과 유사한 미세구조를 지니고, 결정입계(grain boundary), 전위(dislocation) 등과 같은 결정결함(crystalline impefection)이 존재하지 않는 재료로서 기계적 성질, 자기적 성질, 내식성 등을 월등히 향상시킨 재료로서 알려져 있다. 이러한 비결정질 합금의 제조방법으로는 다이캐스팅/영구주형주조법 (die casting/permanent mold casting)이 있으며, 일반적으로 약 0.05mm 이하의 두께를 갖는 초박판 스트립 형태의 비정질 합금 재료를 제조하는 방법으로서 멜트 스피닝 방법이 알려져 있다.
이러한 벌크 비정질 합금은 금속임에도 규칙성이 없기 때문에 결정성을 가지지 않는 것이 특징이다. 즉, 상기 벌크 비정질 합금은 금속임에도 유리적인 특징이 있는바, 전기가 통하지 않고 일반 금속이나 합금에 비해 매우 우수한 강도를 갖는다. 또한, 열전도성 또한 매우 낮은 특성이 있다.
본 발명에 이용되는 상기 벌크 비정질 합금의 종류는 특별히 한정하지 아니하고 공지된 벌크형 비정질 합금 판재에 적용될 수 있는 합금계의 조성이면 만족될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, Cu47Ti34Zr11Ni 8 [S. C. Glade, W. L. Johnson: J. Appl. Phys., vol.89 (2001) pp. 1573-1579]; Cu47Ti33Zr 11Ni8Si1 [M. Calin: Scripta Mater., in press (2003)]; Cu47Ti33Zr11Ni 6Sn2Si1 [D.H. Bae, H.K. Lim, S.H. Kim, D.H. Kim and W.T. Kim: Acta Materialia, vol. 50 (2002) pp. 1749-1759]; Cu60Zr30Ti10, Cu60Hf25Ti 15 [ Akihisa Inoue, Wei Zhang, Tao Zhang and Kei Kurosaka: J. of Non-Crystalline Solids, vol. 304 (2002) pp. 200-209]; Zr57Nb5Al10Cu15.4Ni12.6 [H. Choi-Yim, R.D. Conner, F. Szuecs and W.L. Johnson: Acta Materialia, vol. 50 (2002)pp. 2737-2745]; Zr41Ti14Cu12Ni 10Be23 [J. Schroers, R. Busch, S. Bossuyt and W.L. Johnson: Mater. Sci. & Eng. A., vol. 304-306 (2001) pp. 287-291]; Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Pd 5 [M. Sherif El-Eskandarany, J. Saida and A. Inoue: Acta Materialia, vol. 51 (2003) pp. 4519-4532] 등과 같은 비정질 합금 조성이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 본 발명의 셀 커버를 제조하기 위한 베이스 합금으로는 마그네슘, 알루미늄 혹은 지르코늄, Ti, Si 등과 같은 합금 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다.
일반적으로 마그네슘 합금은 높은 비강도를 갖는 최경량의 합금으로서 진동, 충격, 전자 파동에 대한 흡진성이 탁월하고, 전기 및 열전도도, 가공성 및 고온에서의 피로충격 등이 우수하여 자동차 부품이나 항공기 등의 수송 수단, 방위산업 및 일반 기계 등의 무게 절감을 위한 경량화 소재로서 그 응용범위가 넓다. 이러한 마그네슘 합금의 비정질 금속재료는 결정질 금속재료보다 훨씬 더 높은 인장 강도를 가지며, 인성 및 내식성 또한 우수한 것으로 알려져 마그네슘 비정질 합금이 벌크화할 경우 경량 구조용 소재로 사용되기에 적합하다.
이와 같은 금속 합금을 벌크형 비정질 합금으로 제조하는 공정은, 합금의 유리 천이온도 범위에서 정해진 스트레인 비율로 설정된 스트레인을 작용하여 과냉각 액체범위를 지니는 비정질 합금에 유연성을 부여하는 것을 특징으로 한다.
비정질 합금은 구형이거나 불규칙한 형상의 분말상 또는 얇은 리본이나 그 결합상 혹은 비정질 합금 물질주조물의 형태이다. 비정질 합금 물질은 노(furnace)내에서 자연냉각하는 것이 바람직하다. 이는 마그네슘 비정질 합금뿐만 아니라 알루미늄 혹은 지르코늄, Ti, Si 등과 같은 합금 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 제공하는 벌크 비정질 합금 판재는 전체가 비정질 상으로 이루어진 벌크 합금 재료이거나, 비정질 상과 결정질 상을 함유하는 복합체로 이루어진 벌크 합금 재료일 수 있으며, 바람직하게는 비정질 상이 전제 조성에 대해 90 중량% 이상인 것으로 한다.
비정질 상이 90중량% 미만일 경우에는 본 발명의 목적을 위한 셀 커버의 우수한 절연성, 높은 강도 및 낮은 전기 전도도의 효과가 미흡한바 비정질 상은 최소 90중량%가 되어야 하며, 바람직하게는 비정질 상만으로 이루어진 판재를 제조하도록 한다.
상기 벌크 형태의 판재라 함은 본 발명의 비정질 합금이 박막(예를 들면, 두께가 100um 이하)등과 같은 형태의 외형을 갖는 것이 아니라, 구조적 연속성을 유지하는 재료의 2차원 또는 3차원 디멘젼이 비교적 매우 크다는 것을 의미한다. 예를 들면 비정질 합금 판재는 약 0.5mm 내지 20mm의 두께를 가질 수 있으나, 본 발명에 따른 벌크 비정질 합급 판재의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm인 것이 바람직하다.
비정질 합금은 일반 합금 내지는 기 사용중인 알루미늄보다 강도,경도가 우수하기 때문에 두꺼울 필요가 없으며 두꺼울수록 전지모듈의 디멘젼이 커지므로 바람직하지 않으므로 상기와 같은 범위 내의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 벌크 비정질 합금 판재는 앞에서 설명한 공지된 제조방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 상기 마그네슘 또는 알루미늄 등의 모합금을 제조하기 위해 상기 마그네슘 합금 또는 알루미늄 합금 등과 첨가원소를 기계적으로 혼합한다.
이렇게 혼합된 모합금을 전기로를 이용하여 Co2+SF6 분위기 하에서 철 도가니를 사용하여 합금을 용해하고 720℃로 유지된 용탕을 Ar가스를 이용하여 탈수소처리를 하여 완전한 액상으로 용융시킨다.
상기 결과물인 모합금 용융물을 용융상태의 온도를 유지하도록 하면서 박판 주조 장치의 압연롤 입구에 장입한다.
압연롤의 회전속도는 400 내지 1000rpm 이고 압연롤의 표면 온도를 약 30도 정도를 유지함이 바람직하며, 압연롤의 간격은 0.1mm 내지 0.5mm가 되도록 하여 0.2mm 내지 0.4mm두께의 비정질 합금 판재를 제조할 수 있도록 한다. 
이러한 방법으로 제조된 비정질 합금 판재는 상온조건에서 급냉 시키거나 바람직하게는 상온에서 서서히 냉각시켜 비정질 합금 판재를 제조하도록 한다.
상기 상온에서 서서히 냉각시켜 제조된 비정질의 합금은 급냉에 의해 제조된 비정질의 합금보다 비정질 형성능이 좋은 것으로 본 발명의 셀 커버 제조를 위해 더욱 바람직한 구조를 가질 수 있다.
 상기 방법에 의해 제조된 비정질 합금 판재는 엑스레이(X-ray) 회절 분석이나 또는 시차 열분석기로 결정구조를 확인하여 구별할 수 있고 또는 유리 전이 온도를 확인하여 바람직한 구조의 비정질 합금인지 여부를 확인할 수 있다.
상기 모합금을 이용하여 비정질 합금 판재의 제조를 위해 첨가원소가 포함될 수 있으며, 이러한 첨가원소로는 Zr, Co, B, Fe, Ti, Si, Sn, Nb 등에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 첨가할 수 있다.
첨가되는 원소의 양은 모합금의 중량대비 적게는 1 중량부 내지 많게는 30 중량부인 것이 바람직하다.
 상기 비정질 합금의 강도는 인장강도를 기준 측정방식으로 측정하는 경우, ASTM B557규격에 따라 적어도 300MPa 이상의 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 고용강화된 합금의 경도 측정시 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 50gf 하중시에 약 1000 이상의 경도값을 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 강도 및 경도의 비정질 합금으로 제조된 셀 커버는 전지의 사용시 다양한 침상 부재에 의해 전지가 훼손될 수 있는 가능성에 대응하여 전지의 안전성이 보장되는 범위하고 할 수 있다.
상기와 같이 제조된 판상의 비정질 합금을 이용하여 리튬 이차전지용 셀 커버를 제작한다.
이를 위해, 판상의 두께는 셀 커버의 두께로 인정될 수 있는 0.1mm 내지 0.5mm 의 범위, 바람직하게는 0.2mm 내지 0.4mm 일 것을 요한다.
상기 비정질 합금 판상의 두께가 0.1mm 미만으로 너무 얇을 경우 소정의 강도를 제공하지 못하고, 반대로 0.5mm 를 초과하여 너무 두꺼우면 전지의 부피를 늘어나게 하고 무게를 증가시킬 수 있으므로 바람직하지 않다. 
셀 커버의 제조방법은 특별히 제한되지 아니하며, 상기 벌크형 비정질 합금 판상을 이용하여 제조한다는 것 이외에 공지의 셀 커버 제조방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다.
도 3및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버의 조립 전의 분리 상태도 및 조립된 상태에 대해 각각 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 양극, 음극 및 분리막의 전극조립체와 전해질이 밀봉된 상태로 내장되어 있는 파우치형 전지셀(100)이 다수 결합된 모듈을 담는다. 이때, 파우치형 전지셀의 실링부는 아래 방향으로 수직으로 절곡하여(윙 폴딩부; 120) 불필요한 공간을 차지하지 않도록 한다. 상기 모듈을 수납할 수 있는 내부공간을 가진 셀 커버 본체(220)와, 상기 모듈이 수납되는 셀 커버 본체 위에 결합되어 모듈을 밀봉하는 상부 덮개(210)로 이루어져 있다. 상기 셀 커버 본체와 상부 덮개는 그 외주면에, 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 커버 본체(220)와 상부 덮개(210)가 고리 체결방식으로 맞물려 결합될 수 있도록 고리형의 체결구(310, 320)를 형성하고 있다. 이와 같이 셀 커버 본체(220)와 상부 덮개(210)가 고리체결 방식의 이음새로 연결되도록 함으로써, 이후 전지의 충방전에 따라 셀이 팽창할 경우 셀 커버에 약간의 연신이 발생할 수 있도록 함이 바람직하다.
셀 커버 본체(220)는 모듈의 전극리드(110a, 110b)가 외부로 노출될 수 있도록 전극리드의 수에 맞추어 다수의 개구들(230)이 형성되도록 한다.
셀 모듈을 담은 후 상기와 같이 고리 체결구가 형성된 셀커버 본체와 상부 덮개를 끼우는 방식으로 이음으로서, link-chain방법에 의해 셀 커버 본체와 상부 커버를 실링한다.
상기 셀 커버의 본체와 상부 커버를 제작하는데 있어서, 특정한 형태를 성형하기 위하여 인서트 사출 성형법을 주로 사용하는데 본 발명에 따른 비정질 합금 판재를 이용한 셀 커버의 제작 또한 이러한 공지의 방법을 이용하여 상기와 같은 형태의 셀 커버를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 벌크 비정질 합금 셀 커버는 전기 전도성이 없는 벌크 비정질 합금을 사용하여 제조되는 것인바, 일반 금속 또는 합금 등에 비해 강도가 월등하고 전기 및 열 전도도가 매우 낮기 때문에 전지의 발열 현상 또는 통전을 예방하고 안전성이 우수한 전지팩을 제공할 수 있다.
100 : 전지셀 120 : 윙 폴딩부
110a, 110b : 전극리드 210 : 상부 덮개
220 : 셀 커버 본체 230 : 개구
310, 320 : 체결구

Claims (7)

  1. 파우치형 전지셀이 다수 결합된 모듈;
    상기 모듈을 수납할 수 있는 내부공간을 가진 셀 커버 본체; 및
    상기 셀 커버 본체 위에 결합되어 상기 모듈을 밀봉하는 상부 덮개를 포함하고,
    상기 셀 커버 본체와 상기 상부 덮개는 고리 체결방식으로 맞물려 결합될 수 있도록 고리형의 체결구를 포함하며,
    상기 셀 커버는 지르코늄기, 알루미늄기, 티타늄기, 실리콘기 및 마그네슘기를 갖는 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 모합금으로 하는 벌크 비정질 합금을 이용한 리튬 이차전지용 셀 커버.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 모합금에는 Zr, Co, B, Fe, Ti, Si, Sn, 및 Nb로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 첨가원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 셀 커버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 첨가원소는 전체 벌크 비정질 합금에 대해 1내지 30중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 셀 커버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 비정질 합금으로 이루어진 셀 커버는 두께가 0.1mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 셀 커버.
  6. 상기 제1항, 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 리튬 이차전지용 셀 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
KR20100024888A 2010-03-19 2010-03-19 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩 KR101483811B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100024888A KR101483811B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100024888A KR101483811B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110105640A KR20110105640A (ko) 2011-09-27
KR101483811B1 true KR101483811B1 (ko) 2015-01-16

Family

ID=45421029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20100024888A KR101483811B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101483811B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507971B1 (ko) * 2013-03-28 2015-04-07 주식회사 이랜텍 완충구조를 갖는 배터리팩
KR102073191B1 (ko) 2013-08-05 2020-02-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087359A (ja) 2002-08-28 2004-03-18 Asahi Kasei Chemicals Corp 樹脂製電池セル
KR20050073407A (ko) * 2004-01-08 2005-07-13 니뽄 가이시 가부시키가이샤 전자파 차폐 케이스 및 그 제조 방법
JP2008300801A (ja) 2007-06-04 2008-12-11 Nippon Steel Corp 表面処理金属材とその製造方法及び電子機器用筐体
KR20090112258A (ko) * 2008-04-24 2009-10-28 주식회사 엘지화학 이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087359A (ja) 2002-08-28 2004-03-18 Asahi Kasei Chemicals Corp 樹脂製電池セル
KR20050073407A (ko) * 2004-01-08 2005-07-13 니뽄 가이시 가부시키가이샤 전자파 차폐 케이스 및 그 제조 방법
JP2008300801A (ja) 2007-06-04 2008-12-11 Nippon Steel Corp 表面処理金属材とその製造方法及び電子機器用筐体
KR20090112258A (ko) * 2008-04-24 2009-10-28 주식회사 엘지화학 이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110105640A (ko) 2011-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7294431B2 (en) Battery employing thermally conductive polymer case
US8956755B2 (en) Battery and battery assembly
US8404379B2 (en) Vehicle with a battery system
EP2223365B1 (en) Electrochemical storage cell with blow out vents
US20120244418A1 (en) Liquid-metal negative electrode for lithium-ion batteries
US20090159354A1 (en) Battery system having interconnected battery packs each having multiple electrochemical storage cells
KR101470058B1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 이용한 이차전지
US20120315531A1 (en) Battery cell connection apparatus
WO2009025177A1 (en) Battery pack
US20150303465A1 (en) Negative electrode for electric device and electric device using the same
CN109088040B (zh) 具有正极端子和膜集成式盖板的二次电池
JPH11120964A (ja) リチウム二次電池
JP2006173095A (ja) 電池構造体
CN111799440B (zh) 非水电解质二次电池
US7879498B2 (en) Center pin and lithium ion secondary battery using the same
KR101459179B1 (ko) 파우치형 이차 전지
KR101037041B1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
US20150180089A1 (en) High-voltage battery for vehicle
KR101483811B1 (ko) 고강도의 벌크 비정질 합금 셀 커버 및 이를 포함하는 전지팩
US20160285088A1 (en) Negative electrode for electric device and electric device using the same
KR102169373B1 (ko) 클래드 구조의 금속층을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하고 있는 전지셀
KR20140013132A (ko) 이차전지
KR20140013134A (ko) 이차전지
KR101458261B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 이용한 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 6