KR20160111614A - 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀 - Google Patents

실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀 Download PDF

Info

Publication number
KR20160111614A
KR20160111614A KR1020150036438A KR20150036438A KR20160111614A KR 20160111614 A KR20160111614 A KR 20160111614A KR 1020150036438 A KR1020150036438 A KR 1020150036438A KR 20150036438 A KR20150036438 A KR 20150036438A KR 20160111614 A KR20160111614 A KR 20160111614A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
venting
venting portion
battery cell
outer circumferential
sealing portion
Prior art date
Application number
KR1020150036438A
Other languages
English (en)
Inventor
최은석
안인구
김동명
윤형구
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 KR1020150036438A priority Critical patent/KR20160111614A/ko
Publication of KR20160111614A publication Critical patent/KR20160111614A/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
    • H01M2/1241—
    • 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
    • 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
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H01M2/0287—
    • H01M2/08—
    • H01M2/1016—
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/183—Sealing members
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • 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

Abstract

양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 내부에 밀봉하기 위한 파우치형 전지케이스로서, 상하 대칭 구조로 전개한(펼친) 전지케이스에서, 상부 케이스 및/또는 하부 케이스에는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있고, 전극조립체가 상기 수납부에 장착된 상태에서 중앙의 수평축을 중심으로 상하로 포개지도록 접은 후 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링부("외주면 실링부")가 형성되어 있으며, 상기 외주면 실링부의 적어도 일부에는, 스웰링(swelling) 현상으로 발생한 가스를 방출하기 위한 제 1 벤팅(venting)부 및 제 2 벤팅부가 형성되어 있고, 상기 제 1 벤팅부는 외주면 실링부의 내측 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부는 제 1 벤팅부에 대응하여 외주면 실링부의 외측 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀 {A Battery Cell having Venting Part at The Sealing Part}
본 발명은 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀에 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.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 파우치형 전지셀의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(100)은, 전극조립체(110), 전극조립체(110)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(112, 114), 및 전극조립체(110)를 수용하는 전지케이스(130)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(110)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(110)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(112, 114)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(130)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(112, 114)의 상하면 일부에는 전지케이스(130)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(130)는 전극조립체(110)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(110)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(112, 114)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(130) 내부 상단은 전극조립체(110)로부터 이격되어 있다.
그러나, 이러한 파우치형 전지는 과충전, 고온에의 노출, 내부 단락 등의 요인에 의해 전해질의 분해가 일어날 수 있으며, 이에 따라, 다량의 가스가 발생할 수 있다.
또한, 전지케이스 내에서 이러한 가스의 발생으로 인해, 상기 전지케이스가 부풀어오르는 스웰링 현상이 나타날 수 있다.
이러한 스웰링 현상은 상기 밀봉된 전지케이스 내부에서 고압을 유발할 수 있으며, 전해질의 분해를 더욱 촉진하여 나아가 전지셀의 폭발을 초래할 수 있다. 또한, 상기 가스로 인해 전지케이스의 중앙 부위가 부풀어 올라, 상기 전지셀의 형태 변형을 유발하고, 이에 따라, 전기적 단락을 초래할 수 있는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 상기 스웰링 현상이 발생했을 경우, 전지케이스의 내부에 발생한 가스를 효율적으로 외부로 배출하여 안전성을 확보하여야 한다는 요청이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지케이스의 외주면 실링부에 벤팅부를 형성함으로써, 전지케이스의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 상기 가스를 효과적으로 외부로 배출할 수 있고, 이에 따라, 과도한 형태 변형에 따른 전기적 단락 내지 폭발을 방지함으로써, 안전성이 확보된 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 내부에 밀봉하기 위한 파우치형 전지케이스로서, 상하 대칭 구조로 전개한(펼친) 전지케이스에서, 상부 케이스 및/또는 하부 케이스에는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있고, 전극조립체가 상기 수납부에 장착된 상태에서 중앙의 수평축을 중심으로 상하로 포개지도록 접은 후 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링부("외주면 실링부")가 형성되어 있으며, 상기 외주면 실링부의 적어도 일부에는, 스웰링(swelling) 현상으로 발생한 가스를 방출하기 위한 제 1 벤팅(venting)부 및 제 2 벤팅부가 형성되어 있고, 상기 제 1 벤팅부는 외주면 실링부의 내측 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부는 제 1 벤팅부에 대응하여 외주면 실링부의 외측 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀, 앞서 설명한 바와 같이 전지케이스의 외주면 실링부에 벤팅부를 형성함으로써, 전지케이스의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 상기 가스를 효과적으로 외부로 배출할 수 있고, 이에 따라, 과도한 형태 변형에 따른 전기적 단락 내지 폭발을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전극조립체는 권취형, 스택형, 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀의 전지케이스는 수지층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 구조일 수 있고, 상기 금속은 알루미늄으로서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 스웰링 현상의 발생 시 물리적 변형이 유발되어 벤팅부가 벌어지면서 내부 가스를 배출하는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 일반적인 파우치형 전지셀은 전해질의 분해로 인한 다량의 가스 발생에 따라, 전지케이스가 부풀어오르고, 상기 밀봉된 전지케이스 내부에 고압을 유발하면서, 전해질 분해를 더욱 촉진하여 폭발을 초래할 수 있다.
따라서, 상기 전지케이스의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 내부에 발생하는 고압으로 인해, 상대적으로 실링이 약한 벤팅부가 파열될 수 있으며, 이에 따라, 상기 파열된 벤팅부를 통해, 내부의 가스를 효과적으로 외부로 배출할 수 있다.
한편, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 폭을 기준으로 5% 내지 30%의 폭으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 실링부의 폭은 전지케이스의 수납부로부터 최외측 단부에 이르는 수직 거리를 의미하고, 벤팅부의 폭은, 상기 실링부의 폭에 대응하여 형성된 벤팅부의 폭을 의미한다.
만일, 상기 벤팅부의 폭이, 상기 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 폭을 기준으로 5%보다 작을 경우에는, 전지케이스의 내부에서 발생하는 가스를 소망하는 위치로 배출시키기가 용이하지 않으며, 30%보다 클 경우에는, 상기 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부가 소망하는 밀봉력을 발휘할 수 없다.
또한, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 실링부의 길이를 기준으로 2% 내지 20%의 길이로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 실링부의 길이는 상기 실링부의 폭에 수직인 거리로서, 앞서 설명한 실링부의 최외측 단부에 인접한 양변 사이의 거리를 의미하고, 상기 벤팅부의 길이는, 상기 실링부의 길이에 대응하는 벤팅부의 길이를 의미한다.
만일, 상기 벤팅부의 길이가, 상기 벤팅부가 위치하는 실링부의 길이를 기준으로 2%보다 작을 경우에는, 상기 길이가 지나치게 작아, 벤팅부의 파열에 의해, 전지케이스의 내부에서 발생하는 가스를 용이하게 배출시키기가 어렵고, 20%보다 클 경우에는, 상기 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부가 소망하는 밀봉력을 발휘할 수 없다.
한편, 상기 제 1 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 내측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 외측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 실링부의 중심축은, 앞서 설명한 실링부의 길이 방향으로 상기 실링부의 중앙 부위를 지나는 직선 축을 의미하는 바, 상기 축을 중심으로 내측에는 전지케이스의 수납부가 위치하고, 외측에는 상기 실링부의 최외측 단부가 위치한다.
이 때, 상기 제 1 벤팅부는 상기 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 내측 방향, 다시 말해, 전지케이스의 수납부가 위치한 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으며, 이와 반대로, 제 2 벤팅부는 상기 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 외측 방향, 다시 말해, 실링부의 최외측 단부가 위치한 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전지케이스의 내부에서 발생한 가스로 인해, 상기 전지케이스 내부의 압력이 증가할 경우, 상기 벤팅부로 압력이 집중되어, 보다 용이하게 상기 벤팅부를 파열시킬 수 있으며, 이에 따라, 전지셀의 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 이러한 구조는 전지셀 내부의 가스를 용이하게 배출할 수 있는 구조이면 제한이 없으며, 상세하게는, 평면상으로, 삼각형 또는 반원 형상일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하는 위치에 형성되어 있는 구조로서, 상기 벤팅부들이 위치하는 외주면 실링부 상에서, 동일한 부위에서 서로 대면하는 구조일 수 있다.
그러나, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부의 형성 위치는 상기 구조에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가 동일한 부위에서 서로 대면함으로써, 상기 부위에서 발생할 수 있는 밀봉력 저하를 방지할 수 있도록, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하지 않는 위치에 형성되어 있는 구조로서, 상이한 부위에서 서로 대면하지 않는 구조일 수 있다.
이 때, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 폭을 기준으로 50% 내지 200%의 길이로 이격되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 전지셀은 전지케이스 내부에서의 가스 발생에 따라, 상기 전지케이스 내부의 압력이 상승하고, 이에 따라, 상기 가스는 전지케이스의 밀봉력이 약한 벤팅부를 파열시켜 외부로 배출된다.
이 때, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가 외주면 실링부의 폭을 기준으로 50% 미만의 길이로 이격되어 있을 경우에는, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하는 위치에 형성되어 있는 구조와의 구조적 차이점이 없으며, 200%의 길이를 초과하여 이격되어 있을 경우에는, 상기 벤팅부들의 파열에 따라, 제 1 벤팅부와 제 2 벤팅부 사이에 이격 공간의 실링부가 함께 파열될 수 있으며, 이에 따라, 상기 실링부의 파열 부위가 지나치게 커져, 전지케이스 및 상기 전지케이스를 포함하는 전지셀의 과도한 형태 변형을 유발할 수 있다.
한편, 평면상으로 상기 제 1 벤팅부의 면적은 제 2 벤팅부의 면적의 10% 내지 99% 크기의 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 제 1 벤팅부와 제 2 벤팅부는 서로 상이한 면적으로 형성된 구조일 수 있으며, 상세하게는, 전지케이스의 수납부에 인접한 제 1 벤팅부의 면적이 제 2 벤팅부에 비해 작은 크기로 형성된 구조일 수 있다.
상기 구조는 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하는 위치에 형성되어 있는 경우에, 더욱 특별한 효과를 발휘할 수 있으며, 구체적으로, 전지케이스의 내부에서 가스 발생시, 작은 크기의 제 1 벤팅부가 파열되고, 이에 따라, 상기 제 1 벤팅부의 파열 부위가 상대적으로 면적이 큰 제 2 벤팅부로 직접 연결됨으로써, 보다 용이하게 가스 및 전해질의 배출이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀은 전극단자가 상단의 외주면 실링부에 위치하고, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가 상단의 외주면 실링부에 인접한 일 측면의 외주면 실링부에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
일반적으로, 종래의 전지셀은 전지케이스 내부에서 가스 발생시, 상기 전지케이스의 내부에서 상승하는 압력에 의해, 전지케이스의 실링이 가장 약한 실링부로서, 전극단자와 전극리드의 연결 부위가 파열되며, 상기 부위를 통해 가스가 배출된다.
그러나, 본 발명에 따른 전지셀은 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부가, 전극단자가 위치한 상단의 외주면 실링부에 인접한 일 측면의 외주면 실링부에 형성됨으로써, 상기 전극단자 부위가 아닌, 소망하는 방향으로 가스 및 전해질의 배출을 유도할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지셀은 상기 일 측면의 실링부에 대향하는 타 측면의 실링부에 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부가 추가로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부는 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 상이한 부위에 형성되어 있는 구조로서, 이에 따라, 전지케이스 내부의 미세한 압력 상승으로 인한 위험성을 조기에 방지할 수 있으며, 보다 용이하게 전지케이스의 내부에서 발생한 가스 및 전해질의 배출을 소망하는 다양한 방향으로 유도할 수 있다.
이러한 경우에, 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 마찬가지로, 상기 제 3 벤팅부는 외주면 실링부의 내측 방향으로 형성되어 있으며, 상기 제 4 벤팅부는 제 3 벤팅부에 대응하여 외주면 실링부의 외측 방향으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 구조의 효과는 앞서 설명한 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부의 효과와 동일하다.
또한, 상기 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부는 전지셀의 중심에 대해 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 대칭을 이루고 있는 구조일 수 있다.
만일, 상기 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부가 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 동일한 외주면 실링부에 위치하거나, 인접한 외주면 실링부에 위치할 경우에는, 전지케이스 내부에서의 가스 발생에 따른 내부 압력의 상승시, 상기 압력이 벤팅부들이 형성된 일정 부위만으로 집중될 수 있으며, 상기 지나친 압력으로 인해, 전지케이스 및 전지셀의 형태가 과도하게 변형될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 전지셀은 상기 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부가 전지셀의 중심에 대해 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 대칭을 이룸으로써, 상기 전지셀 내부의 압력이 일정 부위로 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기의 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩을 제공하며, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지케이스의 외주면 실링부에 벤팅부를 형성함으로써, 전지케이스의 내부에서, 전해질의 분해에 따른 가스가 발생하였을 경우, 상기 가스를 효과적으로 외부로 배출할 수 있고, 이에 따라, 과도한 형태 변형에 따른 전기적 단락 내지 폭발을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 파우치형 전지셀의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 3 내지 도 6은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀(200)은 파우치형 전지케이스(220)의 수납부(221)에 전극조립체(210)를 포함하고 있고, 상기 전극조립체(210)를 포함한 상태에서 전해질과 함께, 상기 전지케이스(220)의 외주면이 밀봉되어 있는 외주면 실링부(222)를 포함하고 있다.
전지셀(200)은 일측으로 돌출된 양극리드(212)와 음극리드(214)를 포함하고 있고, 상기 양극리드(212)와 음극리드(214)가 돌출된 일 변에 인접한 일 측면의 외주면 실링부(223)에는 스웰링 현상이 발생 시 물리적 변형이 유발되어 내부에서 발생한 가스를 방출하기 위한 제 1 벤팅부(231) 및 제 2 벤팅부(232)가 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(231) 및 제 2 벤팅부(232)는 벤팅부들(231, 232)이 위치하는 외주면 실링부(223)의 중심축(B-B')을 기준으로 서로 대응하는 위치에 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(231)는 외주면 실링부(223)의 중심축(B-B')을 기준으로 외주면 실링부(223)의 내측 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부(232)는 제 1 벤팅부(231)에 대응하여 외주면 실링부(223)의 중심축(B-B')을 기준으로 외주면 실링부(223)의 외측 방향으로 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(231) 및 제 2 벤팅부(232)는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부(223)의 폭(W)을 기준으로 5% 내지 30%의 폭으로 형성될 수 있으며, 제 1 벤팅부(231) 및 제 2 벤팅부(232)는 외주면 실링부(223)의 길이(L)를 기준으로 2% 내지 20%의 길이로 형성될 수 있다.
제 1 벤팅부(231)는 벤팅부들(231, 232)이 위치하는 외주면 실링부(223)의 중심축(B-B')을 기준으로 내측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부(232)는 벤팅부들(231, 232) 위치하는 외주면 실링부(223)의 중심축(B-B')을 기준으로 외측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.
도 3 내지 도 6에는 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀(300)의 제 1 벤팅부(331) 및 제 2 벤팅부(332)는 벤팅부들(331, 332)이 위치하는 외주면 실링부(323)의 중심축(C-C')을 기준으로 서로 대면하지 않는 위치에 이격되어 형성되어 있으며, 상세하게는, 벤팅부들(331, 332)이 위치하는 외주면 실링부(323)의 폭(X)을 기준으로 50% 내지 200%의 길이로 이격되어 있는 구조일 수 있다.
제 1 벤팅부(331) 및 제 2 벤팅부(332)가 외주면 실링부(323)의 중심축(C-C')을 기준으로 내측 및 외측에 형성되어 있는 구조 및 테이퍼 형상 구조는 도 2의 전지셀과 동일하다.
도 4를 참조하면, 전지셀(400)의 제 1 벤팅부(431) 및 제 2 벤팅부(432)는 벤팅부들(431, 432)이 위치하는 외주면 실링부(423)의 중심축(D-D')을 기준으로 서로 대면하는 위치에 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(431) 및 제 2 벤팅부(432)는 서로 상이한 면적으로 형성되어 있으며, 상세하게는, 평면상으로 제 1 벤팅부(431)의 면적은 제 2 벤팅부(432)의 면적에 비해 작은 크기로서, 제 2 벤팅부(432)의 면적의 10% 내지 99% 크기의 구조일 수 있다.
제 1 벤팅부(431) 및 제 2 벤팅부(432)가 외주면 실링부(423)의 중심축(D-D')을 기준으로 내측 및 외측에 형성되어 있는 구조 및 테이퍼 형상 구조는 도 2의 전지셀과 동일하다.
도 5를 참조하면, 전지셀(500)은 양극리드(512)와 음극리드(514)가 돌출된 일 변에 인접한 일 측면의 외주면 실링부(523)에 제 1 벤팅부(531) 및 제 2 벤팅부(532)가 형성되어 있고, 상기 일 측면의 외주면 실링부(523)에 대향하는 타 측면의 외주면 실링부(524)에 제 3 벤팅부(533) 및 제 4 벤팅부(534)가 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(531) 및 제 2 벤팅부(532)는 동일한 면적으로서, 벤팅부들(531, 532)이 위치하는 외주면 실링부(523)의 중심축(F-F')을 기준으로 서로 대면하는 위치에 형성되어 있다.
제 3 벤팅부(533) 및 제 4 벤팅부(534)는 동일한 면적으로서, 벤팅부들(533, 534)이 위치하는 외주면 실링부(524)의 중심축(G-G')을 기준으로 서로 대면하는 위치에 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(531) 및 제 2 벤팅부(532)와 제 3 벤팅부(533) 및 제 4 벤팅부(534)는 전지셀의 중심(H-H')에 대해 서로 대칭을 이루고 있는 구조로 형성되어 있다.
제 1 벤팅부(531) 및 제 2 벤팅부(532)와 제 3 벤팅부(533) 및 제 4 벤팅부(534)가 각각 외주면 실링부들(523, 524)의 중심축들(F-F', G-G')을 기준으로 내측 및 외측에 형성되어 있는 구조 및 테이퍼 형상 구조는 도 2의 전지셀과 동일하다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 내부에 밀봉하기 위한 파우치형 전지케이스로서,
    상하 대칭 구조로 전개한(펼친) 전지케이스에서, 상부 케이스 및/또는 하부 케이스에는 전극조립체의 장착을 위한 수납부가 형성되어 있고,
    전극조립체가 상기 수납부에 장착된 상태에서 중앙의 수평축을 중심으로 상하로 포개지도록 접은 후 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링부("외주면 실링부")가 형성되어 있으며,
    상기 외주면 실링부의 적어도 일부에는, 스웰링(swelling) 현상으로 발생한 가스를 방출하기 위한 제 1 벤팅(venting)부 및 제 2 벤팅부가 형성되어 있고,
    상기 제 1 벤팅부는 외주면 실링부의 내측 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부는 제 1 벤팅부에 대응하여 외주면 실링부의 외측 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층, 금속층 및 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 스웰링 현상의 발생 시 물리적 변형이 유발되어 벤팅부가 벌어지면서 내부 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 폭을 기준으로 5% 내지 30%의 폭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 실링부의 길이를 기준으로 2% 내지 20%의 길이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 내측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, 상기 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 외측 방향으로 크기가 증가하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 중심축을 기준으로 서로 대응하지 않는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 벤팅부가 위치하는 외주면 실링부의 폭을 기준으로 50% 내지 200%의 길이로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 평면상으로 상기 제 1 벤팅부의 면적은 제 2 벤팅부의 면적의 10% 내지 99% 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전극단자가 상단의 외주면 실링부에 위치하고, 상기 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부는 상단의 외주면에 실링부에 인접한 일 측면의 외주면 실링부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 일 측면의 실링부에 대향하는 타 측면의 실링부에 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 3 벤팅부는 외주면 실링부의 내측 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 4 벤팅부는 제 3 벤팅부에 대응하여 외주면 실링부의 외측 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 3 벤팅부 및 제 4 벤팅부는 전지셀의 중심에 대해 제 1 벤팅부 및 제 2 벤팅부와 대칭을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020150036438A 2015-03-17 2015-03-17 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀 KR20160111614A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150036438A KR20160111614A (ko) 2015-03-17 2015-03-17 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150036438A KR20160111614A (ko) 2015-03-17 2015-03-17 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160111614A true KR20160111614A (ko) 2016-09-27

Family

ID=57100928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150036438A KR20160111614A (ko) 2015-03-17 2015-03-17 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160111614A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124616A1 (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 주식회사 엘지화학 전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 이차전지
WO2019078453A1 (ko) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법
WO2019098522A1 (ko) * 2017-11-14 2019-05-23 삼성에스디아이(주) 미실링부를 갖는 파우치 타입 이차 전지
DE102017221854A1 (de) * 2017-12-04 2019-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zellanordnung
WO2021096035A1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-20 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 및 실링 블록
WO2021221415A1 (ko) * 2020-04-29 2021-11-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124616A1 (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 주식회사 엘지화학 전해액 저장부재에 의해 수명 특성이 개선된 이차전지
WO2019078453A1 (ko) * 2017-10-17 2019-04-25 주식회사 엘지화학 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법
US11394080B2 (en) 2017-10-17 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. Pouch-shaped battery case comprising crack prevention structure and method of manufacturing the same
WO2019098522A1 (ko) * 2017-11-14 2019-05-23 삼성에스디아이(주) 미실링부를 갖는 파우치 타입 이차 전지
US11245147B2 (en) 2017-11-14 2022-02-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Pouch-type secondary battery having unsealed portion
DE102017221854A1 (de) * 2017-12-04 2019-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zellanordnung
WO2021096035A1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-20 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 및 실링 블록
JP2023502614A (ja) * 2019-11-13 2023-01-25 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 二次電池およびシールブロック
WO2021221415A1 (ko) * 2020-04-29 2021-11-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
CN114424392A (zh) * 2020-04-29 2022-04-29 株式会社Lg新能源 电池组和包括该电池组的装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11437683B2 (en) Battery cell of venting structure using taping
US8658296B2 (en) Rechargeable battery
US7541110B2 (en) Secondary battery
US10741822B2 (en) Pouch-type secondary battery including electrode lead having electrical current limiting function
KR20160111614A (ko) 실링부에 벤팅부를 포함하고 있는 전지셀
US20180102521A1 (en) Pouch-type secondary battery including electrode lead having current limiting function
KR20160126157A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
EP2793293B1 (en) Rechargeable battery
KR101730576B1 (ko) 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101367751B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
EP3051611B1 (en) Battery cell comprising means for protecting short circuit
KR20170021102A (ko) 전지 셀
KR102384308B1 (ko) 벤팅 부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR20140087773A (ko) 안정성이 향상된 파우치형 이차전지
CN107710458B (zh) 电极引线和具有该电极引线的二次电池
US10862097B2 (en) Secondary battery
KR101749729B1 (ko) 이차전지
JP2013222705A (ja) 二次電池
KR20160131414A (ko) 전류 제한 기능의 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
KR20150072236A (ko) 테라스 실링부를 포함하는 파우치의 패키징 구조 및 그 방법
KR20220139619A (ko) 이차전지 및 이의 제조 방법
KR102314627B1 (ko) 이차전지
JP2010267549A (ja) 密閉型二次電池
KR20160131415A (ko) 전류 제한 기능의 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
KR102164973B1 (ko) 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 파우치형 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application