KR20160047200A - 가스 센서를 포함하는 전지셀 - Google Patents
가스 센서를 포함하는 전지셀 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160047200A KR20160047200A KR1020140143288A KR20140143288A KR20160047200A KR 20160047200 A KR20160047200 A KR 20160047200A KR 1020140143288 A KR1020140143288 A KR 1020140143288A KR 20140143288 A KR20140143288 A KR 20140143288A KR 20160047200 A KR20160047200 A KR 20160047200A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery cell
- electrode assembly
- cell according
- battery
- gas sensor
- Prior art date
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229920006284 nylon film Polymers 0.000 description 1
- 239000005026 oriented polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
-
- 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
- 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
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서, 상기 전극조립체는 둘 이상의 단위셀들을 포함하고 있고 하기 구조(a) 내지 (d) 중의 하나의 구조로 이루어져 있으며; (a) 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 크기가 서로 다른 둘 이상의 단위셀들이 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 구조, (b) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀은 외주면 중 적어도 1변에 평면상으로 단위셀의 본체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 부위를 포함하고 있는 구조, (c) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀의 적어도 하나의 측면으로부터 단위셀의 중심으로 만입되어 있는 만입부가 형성되어 있는 구조, (d) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 구조, 상기 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서(Gas Sensor)가 설치되어 있고, 상기 가스 센서는 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
Description
본 발명은 가스 센서를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.
상기와 같이, 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.
이러한 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 전해액과 함께 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 이들이 복합된 스택/폴딩형 구조로 분류된다.
최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있다. 구체적으로, 디바이스의 소형화 및 박형화에 따라, 전지의 수납 공간이 충분한 여유를 갖지 못한 상태에서도 효율적인 구조로 장착될 수 있는 전지셀이 필요하게 되었고, 이에 다양한 구조의 디바이스에서도 적용이 가능한 다양항 형상을 가진 전지셀들이 개발되고있다.
그러나, 이러한 이차전지는 과충전, 고온에의 노출, 내부 단락 등의 요인에 의해 전해질의 분해가 일어날 수 있으며, 이에 따라, 다량의 가스가 발생할 수 있다. 가스 성분은 CO, CO2, H2가 거의 90%를 차지하고, 아주 소량의 HF, PH3, No2와 같은 가스 성분을 포함하다. 비록 소량이긴 하지만, HF, PH3, No2와 같은 가스는 인체뿐만 아니라 전지의 수명과 안전성에 치명적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
따라서, 이를 감지하는 가스 센서(Gas Sensor)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으나, 종래 기술은 가스 센서가 전지셀의 외부에 설치되어 소량의 유해 가스의 감지가 충분히 이루어지지 않는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결할 수 있는 전지셀의 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전극조립체를 이루는 단위셀의 다양한 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서가 설치되어 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉됨으로써, 전지셀 내부에서 발생한 가스를 정확히 감지할 수 있을 뿐만 아니라 잉여 공간의 효율적 활용이 가능한 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,
상기 전극조립체는 둘 이상의 단위셀들을 포함하고 있고 하기 구조(a) 내지 (d) 중의 하나의 구조로 이루어져 있으며;
(a) 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 크기가 서로 다른 둘 이상의 단위셀들이 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 구조,
(b) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀은 외주면 중 적어도 1변에 평면상으로 단위셀의 본체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 부위를 포함하고 있는 구조,
(c) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀의 적어도 하나의 측면으로부터 단위셀의 중심으로 만입되어 있는 만입부가 형성되어 있는 구조,
(d) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 구조,
상기 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서(Gas Sensor)가 설치되어 있고, 상기 가스 센서는 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 전극조립체를 이루는 단위셀의 다양한 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서가 설치되어 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉됨으로써, 전지셀 내부에서 발생한 가스를 정확히 감지할 수 있을 뿐만 아니라 잉여 공간의 효율적 활용이 가능하다.
본 발명의 전극조립체는 전극단자들이 일측 단부에 함께 위치하거나, 양측 대향 단부들, 또는 일측 단부와 그것에 인접한 측면 단부에 각각 위치하는 구조의 판상형 전극조립체일 수 있다.
상기 구조(a)에서, 계단 구조는, (i) 단의 높이는 동일하고 폭이 상이하거나, 또는 (ii) 단의 폭과 높이가 모두 상이한 구조로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀들은 직육면체 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 계단 구조는 전극조립체의 전극단자 비 형성 또는 형성 부위에 형성될 수 있다.
이러한 전극조립체의 특이한 형상에 의해 상기 잉여 공간은 계단 구조에 의해 만들어진 단차 부위에 형성될 수 있다.
상기 구조(b)에서, 비대칭 부위는 곡선부 또는 직선부로 형성될 수 있고, 평면상의 4변 중의 1변에 형성되어 있거나 또는 2변 이상에 걸쳐 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 곡선부는 원호 형상으로 이루어져 있고, 상기 원호의 볼록 부위가 단위셀의 외면 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 잉여 공간은 비대칭 부위에 접한 부위에 형성될 수 있다.
상기 구조(c)에서, 만입부의 형상은 특별히 한정되지 않으나 평면상으로 다각형 형상일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 만입부의 내측면은 평면상으로 적어도 일변이 원호 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 잉여 공간은 만입부의 내측으로 도입된 부위에 형성될 수 있다.
상기 구조(d)에서, 중공부의 형상은 특별히 한정되지 않으나 평면상으로 다각형 또는 원형일 수 있다. 또한, 평면상으로 상기 중공부의 넓이는 단위셀의 넓이의 5% 내지 80%의 범위 내에서 형성될 수 있다.
상기 구조(d)에서 잉여 공간은 중공부의 내부 공간일 수 있다.
상기 구조 (a) 내지 (d)에서 형성된 잉여 공간의 형상과 위치는 특별히 한정되지 않으며, 전지셀의 형상에 따라 매우 다양할 수 있다.
이와 같이 전지셀의 다양한 형상에 의해서 유발된 잉여 공간에 설치되는 가스 센서는 유기용매와의 반응성이 없는 내화학성 소재로 감싸여 있는 것이 바람직하다.
상기 내화학성 소재의 대표적인 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 고분자 수지 등을 들 수 있다.
상기 잉여 공간에 가스 센서가 배치될 때, 가스 센서의 접속단자는 전극조립체의 형상 및 외부 측정 장치와 단자의 연결성 등을 고려하여 다양한 구조로 설치될 수 있다. 하나의 구체적인 예에서, 상기 가스 센서의 접속단자는 전극조립체의 전극단자와 동일한 방향으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 접속단자는 단위셀의 전극 탭 및 리드에 접촉이 되지 않도록 소정의 공간을 두고 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 센서는, 전지셀 내부에서 유해 가스가 발생할 때 전지셀의 작동을 제어할 수 있도록, 상기 전지셀을 포함하는 전지모듈 및 전지팩의 안전장치 또는 작동 제어장치 등과 연동하며 작동할 수 있다.
상기 가스 센서는 측정하고자 하는 가스의 종류 및 전극조립체의 형상에 따라, 크기와 형상에 제한되지 않고, 다양하게 선택될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가스 센서는 Micro-electro-mechanical Systems(MEMS) 센서일 수 있다. MEMS 센서는 크기가 센치미터(cm) 이하의 크기로 제작될 수 있어, 전극조립체의 다양한 형상에 대응하여 다양한 크기와 형상으로 제작될 수 있다.
상기 전지케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스일 수 있다.
상기 라미네이트 시트는, 금속 차단층의 양면에 수지층이 도포되어 있는 구조일 수 있고, 예를 들어, 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 금속 차단층의 소재로는 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다.
상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 그것의 소재로는 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 수지 실란트층의 소재로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)계 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 라미네이트 시트의 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어질 수 있으며, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 내면 구조는 상호 결합되어 밀봉된 공간 상에 가스 센서가 배치된 전극조립체들이 수용될 수 있도록 이들의 외형에 대응하여 수납부들이 형성될 수 있다. 이러한 상부 케이스와 하부 케이스는 각각 독립적인 부재들일 수도 있고, 일측 단부가 상호 연결된 1 단위의 부재일 수도 있다.
상기 가스 센서가 배치된 전극조립체의 외형에 대응하는 전지케이스의 내면 구조는 전지셀의 전체 부피를 최소화 하는 측면에서, 가스 센서가 배치된 전극조립체의 외면에 대응하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 단위셀들은 스택형, 스택/폴딩형, 또는 젤리-롤형 전극군일 수 있다. 이러한 전극군들의 종류 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법 역시 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 다양한 형상의 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서를 설치하여 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉함으로써, 가스 발생 지점에 가장 근접한 곳에 가스 센서를 설치하여 정확한 가스 검지가 가능할 뿐만 아니라 잉여 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
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 1에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예의 전지셀(100)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 전극조립체는 2개의 직육면체 형상의 단위셀들(110, 120)을 포함하고, 전극단자들(101, 102)이 일측 단부에 함께 위치하는 구조로 이루어져 있다.
상이한 높이를 가진 제 1 단위셀(110) 및 제 2 단위셀(120)은 높이 방향으로 적층되어 있으며, 평면상 서로 크기가 다른 구조로 구성되어 있음으로 인해, 폭 차이에 해당하는 부위에 계단 구조를 형성한다. 이러한 계단 구조는 전극조립체의 전극단자들(101, 102)의 비형성 부위에 위치하며, 계단 구조에 의해 만들어진 단차 부위인 잉여 공간(130)에 가스 센서(140)가 설치되어 있다. 참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(101, 102)이 제 2 단위셀(120) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(110)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.
또한, 가스 센서(140)의 접속 단자(141)는 전극조립체의 전극단자(101, 102)와 동일한 방향으로 돌출되어 있다.
도면의 간소화를 위해 도 1에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 가스 센서(140)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 제 2 실시예의 전지셀(200)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 제 1 단위셀(210) 및 제 2 단위셀(220)은 높이 방향으로 적층되어 있고, 전극단자들(201, 202)이 일측 단부에 함께 위치하고 있음은 제 1 실시예의 전지셀(100)과 동일하다.
반면에, 전지셀(100)과 달리, 제 1 단위셀(210)은 평면상으로 비대칭 구조로서 직사각형 형태의 일측 모서리 부위에 곡선부(250)가 형성되어 있다. 곡선부(250)는 원호 형상으로 이루어져 있으며, 원호의 볼록 부위가 제 1 단위셀(210)의 외면 방향을 향하도록 형성되어 있다. 이러한 제 1 단위셀(210)의 곡선부(250)는 적층된 제 2 단위셀(220)과 접하는 부위에 형성되어 있다. 또한, 곡선부(250)에 접한 부위인 잉여 공간(230)에 가스 센서(240)가 설치되어 있다.
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(201, 202)이 제 2 단위셀(220) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(210)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.
또한, 가스 센서(240)의 접속 단자(241)는 전극조립체의 전극단자(201, 202)의 비형성 부위에 형성되어 있으며, 전극조립체의 측면 방향으로 돌출되어 있다.
도면의 간소화를 위해 도 2에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 가스 센서(240)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 3를 참조하면, 제 3 실시예의 전지셀(300)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 제 2 단위셀(320)의 상면에 적층되어 있는 제 1 단위셀(310)은 일측면으로부터 제 1 단위셀(310)의 중심 방향으로 만입되어 있는 대략 직육면체 형상의 만입부가 형성되어 있다. 이러한 만입부의 내측으로 도입된 부위인 잉여 공간(330)에 가스 센서(340)가 설치되어 있다.
또한, 전극단자들(301, 302)이 만입부의 양측 단부에 위치하고 있다.
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(301, 302)이 제 2 단위셀(320) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(310)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.
또한, 가스 센서(340)의 접속 단자(341)는 전극조립체의 전극단자들(301, 302)와 동일한 방향으로 돌출되어 있다.
도면의 간소화를 위해 도 3에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 가스 센서(340)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 제 4 실시예의 전지셀(400)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 전극조립체는 2개의 직육면체 형상의 단위셀들(410, 420)을 포함하고, 전극단자들(401, 402)들이 일측 단부에 함께 위치하는 구조로 이루어져 있다.
제 1 단위셀(410)에는 이를 관통하는 평면상으로 직사각형 형상의 중공부가 형성되어 있고, 이 중공부의 내부 공간인 잉여 공간(440)에 가스 센서(430)가 설치되어 있다.
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(401, 402)이 제 2 단위셀(420) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(410)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.
또한, 가스 센서(440)의 접속 단자(441)는 단위셀들(410, 420)의 적층 방향으로 돌출되어 있다.
도면의 간소화를 위해 도 4에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 가스 센서(440)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.
앞서 설명한 실시예들에서 가스 센서의 접속 단자들이 도면에 제시한 구조와는 달리 다양한 위치로 형성될 수 있음은 물론이다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.
Claims (25)
- 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,
상기 전극조립체는 둘 이상의 단위셀들을 포함하고 있고 하기 구조(a) 내지 (d) 중의 하나의 구조로 이루어져 있으며;
(a) 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 크기가 서로 다른 둘 이상의 단위셀들이 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 구조,
(b) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀은 외주면 중 적어도 1변에 평면상으로 단위셀의 본체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 부위를 포함하고 있는 구조,
(c) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀의 적어도 하나의 측면으로부터 단위셀의 중심으로 만입되어 있는 만입부가 형성되어 있는 구조,
(d) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 구조,
상기 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 가스 센서(Gas Sensor)가 설치되어 있고, 상기 가스 센서는 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는, 전극단자들이 일측 단부에 함께 위치하는 구조, 또는 양측 대향 단부들에 각각 위치하는 구조, 또는 일측 단부와 그것에 인접한 측면 단부에 각각 위치하는 구조의 판상형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(a)에서, 계단 구조는, (i) 단의 높이는 동일하고 폭이 상이하거나, 또는 (ii) 단의 폭과 높이가 모두 상이한 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(a)에서, 단위셀들은 직육면체 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(a)에서, 계단 구조는 전극조립체의 전극단자 비 형성 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(a)에서, 계단 구조는 전극조립체의 전극단자 형성 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(a)에서 잉여 공간은 계단 구조에 의해 만들어진 단차 부위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(b)에서, 비대칭 부위는 곡선부 또는 직선부로 형성되어 있고, 평면상의 4변 중의 1변에 형성되어 있거나 또는 2변 이상에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 8 항에 있어서, 상기 곡선부는 원호 형상으로 이루어져 있고, 상기 원호의 볼록 부위가 단위셀의 외면 방향을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(b)에서 잉여 공간은 비대칭 부위에 접한 부위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(c)에서, 만입부는 평면상으로 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(c)에서, 만입부의 내측면은 평면상으로 적어도 일변이 원호 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(c)에서 잉여 공간은 만입부의 내측으로 도입된 부위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(d)에서, 중공부는 평면상으로 다각형 형상 또는 원형 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 14 항에 있어서, 평면상으로 상기 중공부의 넓이는 단위셀의 넓이의 5% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조(d)에서 잉여 공간은 중공부의 내부 공간인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 유기용매와의 반응성이 없는 내화학성 소재로 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서의 접속단자는 전극조립체의 전극단자와 동일한 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 Micro-electro-mechanical Systems(MEMS) sensor인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 내면 구조는 전극조립체와 가스 센서의 외면에 대응하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 스택형, 스택/폴딩형, 또는 젤리-롤형 전극군인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
- 제 24 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140143288A KR101723035B1 (ko) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 가스 센서를 포함하는 전지셀 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140143288A KR101723035B1 (ko) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 가스 센서를 포함하는 전지셀 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160047200A true KR20160047200A (ko) | 2016-05-02 |
KR101723035B1 KR101723035B1 (ko) | 2017-04-04 |
Family
ID=56021508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140143288A KR101723035B1 (ko) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 가스 센서를 포함하는 전지셀 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101723035B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11158885B2 (en) * | 2018-01-19 | 2021-10-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device and method of detecting status of battery thereof |
US11733303B2 (en) | 2018-01-02 | 2023-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd | Method for detecting and controlling battery status by using sensor, and electronic device using same |
WO2023221006A1 (zh) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | 北京小米移动软件有限公司 | 电芯、电池和终端设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009245879A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | ラミネート式電池及びそのラミネート式電池を備えた電池モジュール |
JP2012073154A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Hitachi Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
KR20130105549A (ko) * | 2012-03-16 | 2013-09-25 | 주식회사 엘지화학 | 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 |
KR20130105272A (ko) * | 2012-03-14 | 2013-09-25 | 주식회사 엘지화학 | 관통 구멍이 형성된 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 |
KR20130124622A (ko) * | 2012-05-07 | 2013-11-15 | 주식회사 엘지화학 | 비정형 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈 |
KR20140114803A (ko) * | 2012-04-05 | 2014-09-29 | 주식회사 엘지화학 | 계단 구조의 전지셀 |
-
2014
- 2014-10-22 KR KR1020140143288A patent/KR101723035B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009245879A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | ラミネート式電池及びそのラミネート式電池を備えた電池モジュール |
JP2012073154A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Hitachi Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
KR20130105272A (ko) * | 2012-03-14 | 2013-09-25 | 주식회사 엘지화학 | 관통 구멍이 형성된 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 |
KR20130105549A (ko) * | 2012-03-16 | 2013-09-25 | 주식회사 엘지화학 | 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩 |
KR20140114803A (ko) * | 2012-04-05 | 2014-09-29 | 주식회사 엘지화학 | 계단 구조의 전지셀 |
KR20130124622A (ko) * | 2012-05-07 | 2013-11-15 | 주식회사 엘지화학 | 비정형 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11733303B2 (en) | 2018-01-02 | 2023-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd | Method for detecting and controlling battery status by using sensor, and electronic device using same |
US11158885B2 (en) * | 2018-01-19 | 2021-10-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device and method of detecting status of battery thereof |
US11616255B2 (en) | 2018-01-19 | 2023-03-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device and method of detecting status of battery thereof |
WO2023221006A1 (zh) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | 北京小米移动软件有限公司 | 电芯、电池和终端设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101723035B1 (ko) | 2017-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101572836B1 (ko) | 단차 구조를 포함하는 전지셀 | |
US11437683B2 (en) | Battery cell of venting structure using taping | |
KR101590979B1 (ko) | 비대칭 구조 및 만입 구조를 포함하는 전지셀 | |
KR101402657B1 (ko) | 비정형 구조의 전지팩 | |
KR101586201B1 (ko) | 엇갈린 배열 구조의 전극조립체를 포함하는 전지셀 | |
US10014556B2 (en) | Battery cell including stepped structure | |
KR101671421B1 (ko) | 패턴 코팅된 전극을 포함하는 플렉서블 전극조립체 | |
KR20150032971A (ko) | 단차가 형성된 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 전지셀 | |
KR101850177B1 (ko) | 전기화학적 저항 측정용 기준전극 부재를 포함하는 전지셀 | |
KR101723035B1 (ko) | 가스 센서를 포함하는 전지셀 | |
KR102129775B1 (ko) | 절곡 만입부를 포함하는 전지케이스 | |
KR102060679B1 (ko) | 시트 구조의 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀 | |
KR101462043B1 (ko) | 계단 구조의 전극조립체를 포함하는 전지셀 | |
KR20150031845A (ko) | 단차가 형성된 전극조립체를 포함하는 전지셀 | |
KR101577186B1 (ko) | 전극리드의 위치 조절이 가능한 전지셀 | |
KR101792602B1 (ko) | 전극 집전체의 중첩이 최소화된 전극조립체를 포함하는 전지셀 | |
KR101809142B1 (ko) | 상호 연결된 전극을 포함하는 전극조립체 | |
KR101640116B1 (ko) | 플렉서블 전극조립체 | |
KR20140032713A (ko) | 함침성을 향상시킨 이차전지 | |
KR20160073074A (ko) | 열융착 부위가 절곡되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀 | |
KR20150045078A (ko) | 복합 구조의 전지셀 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
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: 20200116 Year of fee payment: 4 |