KR20180035545A - 파우치형 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 파우치형 이차 전지에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재, 그리고 상기 외장재의 테두리에 위치하며, 적어도 하나의 금속 입자 및 상기 금속 입자를 둘러싸는 수지를 포함하는 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부의 길이 방향에 직교하는 방향으로 자른 상기 밀봉부의 단면에서 상기 금속 입자 및 상기 수지의 면적비는 1:99 내지 6:4 범위이다.

Description

파우치형 이차 전지{POUCH TYPE RECHARGEABLE BATTERY}
본 개시는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 구성된 전극 조립체와 전극 조립체가 내장되는 케이스를 갖는다. 이차 전지는 상기 케이스의 형태에 따라 파우치형 전지, 캔 형 전지 등으로 이루어질 수 있다.
최근에는 가요성(flexible) 표시 장치에 대한 기술 개발에 따라 이의 에너지원으로써 가요성(flexible) 이차 전지의 수요가 증가되고 있다. 특히, 파우치형 전지의 경우 얇은 두께의 셀 제작에 특히 적합하며 구조가 간단하여 제작이 용이한 장점이 있어 주로 가요성 이차 전지에 주로 이용되고 있다.
그러나, 종래의 파우치형 전지는 일정한 곡률반경으로 반복하여 구부리는(bending)는 경우 압축응력(compressive stress) 및 인장 응력(tensile stress)을 반복적으로 받아서 이러한 밀봉 부위가 손상되는 문제점이 있다. 이 경우, 외부로부터 전지 내부로 쉽게 수분이 쉽게 침투할 수 있고, 이러한 수분에 의해 전해질 가수분해가 발생할 수 있으며, 이때 산과 열이 발생하여 파우치의 접착력을 약화시킴과 동시에 전지의 성능 저하로 이어지는 문제점이 있다.
본 개시는 가요성 및 수분 차단성이 우수한 파우치형 이차 전지를 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 개시는, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재, 그리고 상기 외장재의 테두리에 위치하며, 적어도 하나의 금속 입자 및 상기 금속 입자를 둘러싸는 수지를 포함하는 밀봉부를 포함하고, 상기 밀봉부의 길이 방향에 직교하는 방향으로 자른 상기 밀봉부의 단면에서 상기 금속 입자 및 상기 수지의 면적비는 1:99 내지 6:4 범위인 파우치형 이차 전지를 제공한다.
본 개시의 실시예들에 따른 파우치형 이차전지는 반복적인 벤딩 또는 굽힘에도 파우치형 이차 전지의 안정성이 유지되면서도 밀봉부의 수분 차단성을 현저하게 개선할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 I-I선을 따라 잘라 본 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에서 II-II선을 따라 잘라 본 수평 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 각각 도 1에 적용 가능한 밀봉부의 다양한 변형예를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 수평 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 여러 실시예들에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 개시가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 I-I선을 따라 화살표 방향으로 잘라 본 수직 단면도이며, 도 3은 도 1에서 II-II선을 따라 화살표 방향응로 잘라 본 수평 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(100)는, 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 내부에 수납되는 외장재(25), 및 양극(11)과 전기적으로 연결된 양극 단자(21)와 음극(12)과 전기적으로 연결된 음극 단자(22)를 포함한다.
양극(11)은 양극 집전체와 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층으로 이루어지고, 음극(12)은 음극 집전체와 음극 집전체 상에 형성된 음극 활물질층으로 이루어질 수 있다.
양극 집전체로는, 예를 들면, 알루미늄 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 양극 활물질층은, 예를 들면, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용하여 형성할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 양극 활물질층 형성용 조성물에는 양극 활물질 외에 바인더, 도전재 및/또는 증점제 등을 더 포함할 수 있다.
음극 집전체로는, 예를 들면, 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 음극 활물질층은, 예를 들면, 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 전이 금속 산화물, 등을 포함하는 조성물을 이용하여 형성할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 음극 활물질층 형성용 조성물에는 음극 활물질 외에 바인더, 도전재 및/또는 증점제 등을 더 포함할 수도 있다.
한편, 전극 조립체(10)는 사각 시트(sheet) 형상으로 이루어진 복수 개의 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 본 개시는 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 조립체는 띠 형상의 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 개재된 후, 권취된 구조로 이루어질 수도 있다.
전극 조립체(10)에서 일측 단부에는 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)가 위치하며, 양극 무지부(11a)에는 양극 단자(21)가 용접으로 부착되고 음극 무지부(12a)에는 음극 단자(22)가 용접으로 부착된다.
양극(11), 음극(12) 및 세퍼레이터(13)는 각각 사각 시트 형상으로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터(13)는 양극(11)과 음극(12)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다. 즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다.　 예를 들면, 유리 섬유, 폴리에스테르, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것일 수 있다. 세퍼레이터(13)는 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다.　 특히, 리튬 이온 전지에는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
다음으로, 전극 조립체(10)는 외장재(25) 내부에 수납되고, 상기 외장재(25)의 가장자리를 따라 위치하는 밀봉부(30)에 의해 밀폐된다.
상기 외장재(25)는 상부 외장재(25a) 및 하부 외장재(25b)를 포함할 수 있다. 상부 외장재(25a) 및 하부 외장재(25b)는 각각 다층 구조로 이루어질 수 있다. 상부 외장재(25a) 및 하부 외장재(25b)의 구조는 동일한 바 이하 상부 외장재(25a)를 기준으로 예를 들어 설명하기로 한다.
상부 외장재(25a)는 외부 수지층, 금속층, 및 내부 수지층이 순차 적층된 구성일 수 있다.
먼저, 외부 수지층은, 개시 및 보호층의 역할을 한다. 이러한 외부 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 나일론필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 금속층은 본 개시에 따른 파우치형 이차 전지에서 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 금속층은, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 그 등가물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속층은 파우치형 이차 전지(100)의 가요성을 해치지 않는 범위에서 가능한 한 두껍게 형성되는 것이 투습 방지 등의 효과 면에서 바람직하다.
다음으로, 내부 수지층은, 전극 조립체(10)와 외장재(25)를 접착시키는 역할을 하는 층이다. 이러한 내부 수지층은, 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 공중합체로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌(poly ethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
밀봉부(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외장재(25)의 테두리에 위치하며, 수평 단면(xy 평면의 단면)이 고리 형상을 이루도록 배치될 수 있다.
이때, 밀봉부(30)가 외장재(25)에 배치된 형상은 파우치형 이차 전지(100)의 수평 단면 형상과 동일할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 사각 형상의 수평 단면을 갖는 외장재(25)에 위치하는 밀봉부(30)는 사각 고리일 수 있다. 도시하지는 않았으나, 외장재의 수평 단면 형상에 따라 밀봉부(30)가 배치된 형상은 원형의 고리일 수도 있고, 삼각 고리 형상일 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 밀봉부(30)가 외장재(25)의 테두리에 고리 형상으로 형성되는 경우, 밀봉 공정에 소요되는 시간이 보다 단축될 수 있는 이점이 있다. 또한 밀봉부(30)의 넓이를 간단하면서도 균일하게 조절 가능하여 높은 공정성을 확보할 수 있다.
종래의 파우치형 전지는 전극 조립체를 파우치, 즉, 외장재의 내부에 수납하고 마주보고 위치하는 상부 및 하부 외장재의 테두리를 서로 직접 부착시키는 형태로 제조되었다. 그러나, 이러한 구조를 갖는 파우치형 전지를 일정한 곡률반경으로 반복하여 구부리는(bending)는 경우, 압축 응력(compressive stress) 및 인장 응력(tensile stress)을 반복적으로 받아서 외장재가 손상되는 문제점이 발생하였다.
그러나, 본 개시와 같이, 외장재(25)를 밀봉할 때 별도의 밀봉 부재인 밀봉부를 이용하여 상부 외장재(25a) 및 하부 외장재(25b)를 부착시키는 경우, 파우치형 이차 전지(100)에서 전극 조립체(10)가 위치하는 중심부와 밀봉부(30)가 위치하는 가장자리 부분의 단차를 줄일 수 있기 때문에 반복적인 벤딩 또는 굽힘시 발생되는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
이때, 별도의 밀봉 부재를 수지로만 구성하여 파우치형 이차 전지를 구현하는 경우에는 밀봉부가 수분 침투에 취약하여 외부로부터 전지 내부로 쉽게 수분이 침투될 수 있다. 또한, 전지 내부로 침투된 수분 때문에 전해질 가수분해가 발생할 수 있으며, 이때 산과 열이 발생하여 외장재의 접착력을 약화시키며, 전지의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(100)에서, 밀봉부(30)는 금속 입자 및 상기 금속 입자를 둘러싸는 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성된 밀봉부(30)를 포함하는 경우, 파우치형 이차 전지(100)의 우수한 벤딩 또는 굽힘 특성을 확보함과 동시에 수분 차단성을 현저하게 향상시킬 수 있기 때문에 매우 유리하다.
상기 금속 입자는, 예를 들면, 주석, 아연, 구리, 알루미늄, 니켈, 은, 인듐, 안티몬, 비스무트 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이중에서도 금속 입자로는, 구리, 은 또는 알루미늄과 같이 종래 전선을 만드는 재료들이 공정에 적용하기가 보다 유리하기 때문에 주로 사용될 수 있다.
상기 금속 입자를 둘러싸는 수지는, 예를 들면, 열 가소성 엘러스토머 수지를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 금속 입자를 둘러싸는 수지는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 및 폴리올레핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌과 같이 밀봉력이 우수한 수지가 사용될 수 있다.
한편, 밀봉부(30)의 길이 방향(도 2의 x축 방향 또는 y축 방향)과 수직인 방향으로 자른 밀봉부(30)의 단면에서 금속 입자 및 수지의 면적비는 1:99 내지 6:4 일 수 있다. 보다 구체적으로 밀봉부의 수직 단면에서 금속 입자 및 수지의 면적비는, 5:95 내지 6:4 또는 8:92 내지 35:65의 범위일 수 있다.
밀봉부(30)의 길이 방향에 대한 수직 단면을 기준으로, 금속 입자 및 수지의 면적비가 상기 범위를 만족하는 경우 파우치형 이차 전지(100)의 가요성을 확보하면서도 수분 차단성을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이때, 전체 밀봉부(30)를 기준으로 금속 입자 및 수지의 부피비는 대략 1:99 내지 6:4 일 수 있다. 보다 구체적으로 밀봉부(30)에서 금속 입자 및 수지의 부피비는, 예를 들면, 5:95 내지 6:4 또는 8:92 내지 35:65의 범위일 수 있다.
밀봉부(30) 전체 부피를 기준으로, 금속 입자 및 수지의 부피가 상기 범위를 만족하는 경우 파우치형 이차 전지(100)의 가요성을 확보하면서도 수분 차단성을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기한 바와 같이, 본 개시에 따른, 파우치형 이차 전지(100)는, 금속 입자 및 이를 둘러싸는 수지로 형성된 밀봉부를 별도의 밀봉 부재로 이용하여 전극 조립체가 수납된 외장재를 밀폐하기 때문에, 반복되는 벤딩 및 굽힘에도 불구하고 안정성이 유지되면서도 수분 차단성을 획기적으로 개선시킬 수 있다.
도 4에는 본 개시의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(100)에 적용할 수 있는 밀봉부(30)의 일 예를 나타내었다.
또한, 도 5 내지 도 11에는 각각 본 개시에 따른 파우치형 이차 전지(100)에 적용할 수 있는 밀봉부의 다양한 변형예를 나타내었다.
도 4 내지 도 10을 참고하면, 본 개시에서 밀봉부(30, 130, 230, 330, 430, 530, 630)는, 예를 들면, 사각 기둥 형상일 수 있다. 따라서, 상기 밀봉부들(30, 130, 230, 330, 430, 530, 630)의 길이 방향에 대한 수직 단면(yz 평면의 단면) 형상은 사각형이다.
도 11을 참고하면, 밀봉부(730)는, 예를 들면, 원 기둥 형상일 수도 있다. 따라서, 상기 밀봉부(730)의 길이 방향에 대한 수직 단면(yz 평면의 단면) 형상은 원형이다.
도시하지는 않았으나, 밀봉부(30)의 길이 방향에 대한 수직 단면 형상은 다각형, 타원형 및 전술한 형상을 혼합한 형상 중 적어도 하나일 수 있다.
즉, 본 개시에서 밀봉부(30)는 금속 입자(32) 및 이를 둘러싸는 수지(31)를 포함하는 한 다양한 형태로 변형하여 사용 가능하다.
따라서, 도 4 내지 도 11에 나타낸 밀봉부(30, 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730)는 예시적인 것이며, 본 개시의 밀봉부가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 금속 입자 및 이를 둘러싸는 수지를 포함하는 한, 필요에 따라, 그 구성 형태를 적절하게 변형한 밀봉부를 별도의 부재로써 적용할 수 있다.
다시, 도 4를 참고하면, 밀봉부(30)는 금속 입자(32) 및 금속 입자(32)를 둘러싸는 수지(31)를 포함한다.
금속 입자(32)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 4, 도 5, 도 8, 도 9 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 금속 입자(132, 432, 532, 732)는 원 기둥 형상을 가질 수 있다.
또는, 도 6, 도 7 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 금속 입자(132, 232, 632)는 사각 기둥 형상일 수도 있다.
도시하지는 않았으나, 금속 입자는, 예를 들면, 구형, 타원형, 타원 기둥, 삼각 기둥, 다각 기둥 및 이들을 혼합한 형상 중 적어도 하나일 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 4, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 금속 입자(32, 432, 532, 632, 732)는, 밀봉부(30, 430, 530, 630, 730)의 내부에 위치할 수 있다. 이와 같이 금속 입자(32, 432, 532, 632, 732)가 밀봉부(30, 430, 530, 630, 730)의 내부에 위치하는 경우에는 극판의 유연성이 보다 더 개선되고 접착력이 증가하는 장점이 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 금속 입자(132, 232, 332)는, 밀봉부(130, 230, 330)의 표면에 일부가 노출되도록 위치할 수도 있다.
이와 같이 금속 입자(132, 232, 332)가 밀봉부(130, 230, 330)의 표면에 일부가 노출되어 위치하는 경우에는 파우치형 이차 전지(100)에 밀봉부(130, 230, 330)가 균일하게 형성되며, 내투습성이 보다 향상되는 장점이 있다.
도 7 내지 도 9을 참조하면, 금속 입자(332, 432, 532)는, 복수 개가 소정의 간격으로 이격 하여 위치할 수도 있다. 이와 같이, 복수 개의 금속 입자(332, 432, 532)가 밀봉부(330, 430, 530)에 이격하여 위치하는 경우, 외부에서 파우치형 이차 전지(100) 내부로 침투되는 수분의 투습 경로가 길어진다. 따라서, 내투습성을 보다 더 향상사킬 수 있고, 반복되는 벤딩 후에도 외장재에 핀홀 또는 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 12에는 본 개시의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 수평 단면도를 나타내었다.
도 12를 참조하면, 밀봉부(300)는, 외장재의 테두리를 따라 위치하며, 수평 단면(xy 평면의 단면)이 외측에서 내측으로 이어지는 나선 형상일 수 있다. 따라서, 외장재의 일측 테두리에는 복수 개의 밀봉부(300)가 소정의 간격으로 이격하여 위치할 수 있다.
상기 밀봉부(300)에 포함되는 금속 입자 및 이를 둘러싸는 수지에 대한 다양한 변형예는 도 3 내지 도 11을 참고하여 설명한 것과 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(100)는 외장재에 밀봉부(300)가 부착되는 형태를 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조한 일 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 바, 밀봉부(300)의 부착 형태를 제외한 다른 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 밀봉부(300)가 나선형으로 형성되는 경우에는 도 3에 나타낸 고리 형상의 밀봉부(30) 보다 좁은 폭을 갖는 밀봉 부재가 이용될 수 있다. 또한, 동일한 구조를 갖는 밀봉 부재를 이용하더라도 나선형으로 형성된 밀봉부(300)에는 고리 형상으로 형성된 밀봉부(30)와 비교할 때 금속 입자의 부피가 수지 보다 더 많은 공간을 차지할 수 있으므로 수분 차단성이 보다 우수할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 개시를 구체적으로 살펴보기로 한다.
실시예 1
외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층이 적층된 구조를 갖는 한 쌍의 외장재(상부 및 하부 외장재)를 준비한다. 상기 상부 외장재 및 하부 외장재 사이에 전극 조립체를 수납하고, 상부 및 하부 외장재의 테두리에 도 3과 같은 형태로 밀봉부를 고정시킨다. 이때, 밀봉부에 포함되는 금속 입자 및 수지는 도 5와 같은 구조이며, x축 방향과 수직한 z축 방향으로 자른 밀봉부의 단면에서 금속 입자 및 수지의 면적비는 하기 표 1과 같다.
다음으로, 밀봉부와 상부 외장재, 밀봉부와 하부 외장재를 각각 열 융착하는 방법으로 밀폐하여 파우치형 이차 전지를 제조한다.
여기서, 상부 및 하부 외장재의 전체 테두리를 밀페하기 전에 일 측 모서리를 통해 투습 평가에 필요한 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC) 용매를 투입하였다.
실시예 2 내지 5
x축 방향과 수직한 z축 방향으로 자른 밀봉부의 단면에서 금속 입자와 수지의 면적비 및 밀봉부의 구조를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 이차 전지를 제조하였다.
비교예 1
밀봉부를 폴리프로필렌 수지만으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 이차 전지를 제조하였다.
구분 금속 입자:수지 (면적비) 밀봉부의 구조
실시예 1 35:65 도 5
실시예 2 20:80 도 6
실시예 3 20:80 도 7
실시예 4 21.8 : 78.2 도 8
실시예 5 8.7:91.3 도 9
비교예 1 0:100 -
실험예 1 - 내투습 특성 평가
실시예 1 내지 5 및 비교예 1에 따른 파우치형 이차 전지를 이용하여 내투습 특성을 평가하였다.
내투습성 평가는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에 따른 파우치형 이차 전지를 온도 60℃, 상대 습도 90%인 챔버 안에 7일을 연속으로 보관한 후 전지 내부에 투입하였던 용매인 DMC에 침투된 수분(H2O)의 양을 측정하는 방법으로 수행하였다.
구체적으로, 칼 피셔 정량법(Karl fisher titration)으로 DMC 용매 내의 수분 양을 측정하였으며, C20S 장비(제조사: Mettler Toledo)를 이용하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 수분 침투량
(g/m2day)
실시예 1 0.0068
실시예 2 0.0084
실시예 3 0.0042
실시예 4 0.0060
실시예 5 0.0064
비교예 1 0.0210
상기 [표 2]를 참고하면, 본 개시의 실시예들과 같이, 금속 입자 및 이를 둘러싸는 수지를 포함하는 밀봉부를 적용한 실시예 1 내지 5에 따른 파우치형 이차 전지의 경우, 밀봉부가 수지로만 이루어진 비교예 1에 따른 파우치형 이차 전지와 비교할 때, 내투습이 현저하게 향상되는 것을 알 수 있었다.
이상으로 본 개시에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 개시는 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 개시의 실시 예로부터 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 파우치형 이차 전지
11: 제1 전극
12: 제2 전극
13: 세퍼레이터
30, 300: 밀봉부

Claims (11)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 외장재; 그리고
    상기 외장재의 테두리에 위치하며, 적어도 하나의 금속 입자 및 상기 금속 입자를 둘러싸는 수지를 포함하는 밀봉부;
    를 포함하고,
    상기 밀봉부의 길이 방향에 직교하는 방향으로 자른 상기 밀봉부의 단면에서 상기 금속 입자 및 상기 수지의 면적비는 1:99 내지 6:4 범위인 파우치형 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는,
    상기 외장재의 테두리를 따라 위치하며, 수평 단면이 고리 형상인 파우치형 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는,
    상기 외장재의 테두리를 따라 위치하며, 수평 단면이 외측에서 내측으로 이어지는 나선 형상인 파우치형 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 주석, 아연, 구리, 알루미늄, 니켈, 은, 인듐, 안티몬, 비스무트 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 파우치형 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 및 폴리올레핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 파우치형 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부의 길이 방향에 대한 수직 단면 형상은 사각형, 다각형, 원형, 타원형 및 이들을 혼합한 형상 중 적어도 하나인 파우치형 이차 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자의 형상은 구형, 원 기둥, 타원 기둥, 삼각 기둥, 사각 기둥, 다각 기둥 및 이들을 혼합한 형상 중 적어도 하나인 파우치형 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 복수 개가 이격하여 위치하는 파우치형 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 상기 밀봉부의 적어도 일 표면에 상기 금속 입자의 일부가 노출되도록 위치하는 파우치형 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 밀봉부의 내부에 위치하는 파우치형 이차 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부를 기준으로 상기 금속 입자 및 상기 수지의 부피비는 1:99 내지 6:4 범위인 파우치형 이차 전지.
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