KR20200016662A - Secondary battery - Google Patents

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KR20200016662A
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한현규
전호진
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a secondary battery with improved stability in which an electrode assembly is embedded in a pouch, an electrode tab of the electrode assembly is connected to one end of a lead, and the other end of the lead extends to the outside of the pouch. The secondary battery comprises: the electrode assembly including a first electrode, a second electrode, and a separation layer which are repeatedly stacked, and having a first electrode tab extending from the first electrodes and a second electrode tab extending from the second electrodes; the pouch having a rim fused along the perimeter to form a fusion portion when the electrode assembly is embedded; a first lead having one end connected to the first electrode tab and the other end passing through the fusion portion to protrude to the outside of the pouch; a first relay coupled to the first lead to block input current when the potential difference between the first electrode and the second electrode exceeds a predetermined reference by being connected to the first and second electrodes of the electrode assembly, respectively; and a second lead having one end connected to the second electrode tab and the other end passing through the fusion portion to protrude to the outside of the pouch. According to the present invention, the secondary battery having the configuration as described above has the first relay coupled to the first lead such that overcharging is blocked when charging of the electrode assembly is completed.

Description

이차전지{Secondary battery}Secondary Battery

본 발명은 파우치 내에 전극조립체가 내장되는 이차전지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 과전류 또는 과전압이 입력되면 전류유입을 차단하거나 내부 가스가 배출되도록 파우치의 일부분을 개방하므로써 폭발 및 화재 등의 발생을 방지할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch, and more particularly, when an overcurrent or overvoltage is input, an explosion or fire is prevented by blocking a current inflow or opening a portion of the pouch to discharge internal gas. It relates to a secondary battery that can be prevented.

개인 휴대단말, 전기 자동차 분야를 포함하여 여러 분야에서 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.The demand for secondary batteries as a source of energy is rapidly increasing in various fields, including personal portable terminals and electric vehicles.

일차전지와는 달리 충방전이 가능한 이차전지는 디지털 기기 뿐만 아니라 전기 자동차 등과 같은 운송수단용으로도 개발이 이뤄지고 있다.Unlike primary batteries, rechargeable batteries that can be charged and discharged are being developed not only for digital devices but also for transportation such as electric vehicles.

이차전지는 양극과 음극의 재질 및 외부 형상에 따라 다양하게 분류될 수 있으나, 이 중에서 리튬 화합물 재질을 사용하는 리튬 이차전지는 용량이 크고 자가 방전율이 적어 종래의 니켈-카드뮴 이차전지 등을 대신하여 널리 사용되고 있다.Secondary batteries may be classified according to the material and external shape of the positive electrode and the negative electrode, but among them, the lithium secondary battery using the lithium compound material has a large capacity and a low self-discharge rate, so as to replace the conventional nickel-cadmium secondary battery. It is widely used.

그리고, 상기 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적으로 원통형(cylinder type), 각형(prismatic type), 파우치형(pouch type)으로 제조되는 것이 일반적이다.In addition, the lithium secondary battery may be manufactured in various forms. Typically, the lithium secondary battery may be manufactured in a cylindrical type, a prismatic type, or a pouch type.

이중, 파우치형 이차전지(1)는 도 1 에 도시된 바와 같이 파우치(10)와 상기 파우치(10)에 내장되어 전기 에너지를 충방전하는 전극조립체(20)를 포함한다.The pouch type secondary battery 1 includes a pouch 10 and an electrode assembly 20 that is built in the pouch 10 and charges and discharges electrical energy as shown in FIG. 1.

상기 전극조립체(20)는 음극과 양극이 분리막과 함께 교대로 적층되어 구성되며, 상기 음극들에서 돌출된 음극탭(21b)과 상기 양극들에서 돌출된 양극탭(21a) 각각은 상기 파우치(10)의 일측으로 동일한 방향을 향하도록 또는 도 1 에 도시된 바와 같이 서로 반대방향을 향하도록 배치된다.The electrode assembly 20 is configured by alternately stacking a negative electrode and a positive electrode together with a separator, and each of the negative electrode tab 21b protruding from the negative electrodes and the positive electrode tab 21a protruding from the positive electrodes is the pouch 10. Are arranged to face in the same direction to one side of) or opposite to each other as shown in FIG. 1.

그리고, 상기 음극탭(21b)과 양극탭(21a)은 각각이 음극리드(22b)와 양극리드(22a)와 접합된다. 상기 음극리드(22b)와 양극리드(22a)의 끝단은 파우치(10) 외부로 연장되어 외부기기와 전기적으로 연결된다.The negative electrode tab 21b and the positive electrode tab 21a are respectively bonded to the negative electrode lead 22b and the positive electrode lead 22a. The ends of the cathode lead 22b and the anode lead 22a extend outside the pouch 10 and are electrically connected to an external device.

즉, 파우치하부(10a)에 전극조립체(20)가 안착되고 상기 파우치하부(10a)의 테두리(11a)에 음극리드(22b)와 양극리드(22a)가 거치된 상태에서 파우치상부(10b)가 그 위를 덮은 후, 파우치상부(10b)의 테두리(11b)와 파우치하부(10a)의 테두리(11a)에 열과 압력을 가해 융착시키면 파우치(10)의 둘레를 따라 융착부(11)가 형성된다.That is, in the state where the electrode assembly 20 is seated on the lower part of the pouch 10a and the negative lead 22b and the positive lead 22a are mounted on the edge 11a of the lower part of the pouch 10a, the upper part of the pouch 10b is mounted. After covering the upper portion, the fusion portion 11 is formed along the periphery of the pouch 10 by applying heat and pressure to the edge 11b of the upper portion of the pouch 10b and the edge 11a of the lower portion of the pouch 10a. .

이와 같이 구성된 이차전지는, 양극리드(22a)와 음극리드(22b)가 외부기기 또는 충전기 등과 연결되어 반복적인 충방전이 이루어진다.In the secondary battery configured as described above, the positive lead 22a and the negative lead 22b are connected to an external device or a charger to perform repeated charging and discharging.

한편, 상기 이차전지는 한 개만 탑재되어 사용되기도 하나 고출력이 요구되는 경우에는 복수 개가 연결되어 전지모듈, 전지팩을 구성해 사용되기도 한다. On the other hand, only one secondary battery may be mounted and used, but when a high output is required, a plurality of secondary batteries may be connected to form a battery module and a battery pack.

하지만, 복수 개의 이차전지가 탑재된 전지모듈 및 복수 개의 전지모듈이 결합된 전지팩은 충전될 때 개별 이차전지들의 사이에 전압 편차가 발생하게 되므로 몇몇은 지속적으로 과충전이 발생될 수 있다. However, a battery module in which a plurality of secondary batteries is mounted and a battery pack in which a plurality of battery modules are combined may generate some voltage overcharging between individual secondary batteries when the battery pack is charged.

또한, 최근에는 충전시간을 단축시키기 위해 고전압으로 충전이 이루어지는 경우가 많아 과전압 입력 또는 과전류 입력에 의한 안전대책이 요구되는 상황이다. 가령, 과충전이 이뤄지면 파우치(10) 내부에 압력이 상승하거나(즉, 과충전에 의해 파우치 내부에서 전해액의 기화가 발생하여 파우치가 부풀게 되거나), 전극조립체가 발화 온도까지 상승하여 화재 또는 폭발의 위험성이 있었다.In addition, in recent years, in order to shorten the charging time, charging is performed at a high voltage, so that safety measures by overvoltage input or overcurrent input are required. For example, when overcharging occurs, pressure increases inside the pouch 10 (that is, the pouch swells due to evaporation of electrolyte inside the pouch due to overcharging), or the electrode assembly rises to a ignition temperature, thereby causing a risk of fire or explosion. There was this.

그러므로, 고용량/고에너지로 갈수록 이차전지의 안전성은 더 취약해지기 때문에 과충전에 대한 안전성을 담보할 수 있는 이차전지의 개발이 요구되었다.Therefore, since the safety of the secondary battery becomes more vulnerable toward higher capacity / high energy, development of a secondary battery capable of ensuring safety against overcharging is required.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 개발 요구에 따라 과충전 시에도 발화 및 폭발이 방지될 수 있도록 안정성이 향상된 이차전지를 제공하는 것에 주목적이 있다.Accordingly, the present invention has a primary purpose to provide a secondary battery having improved stability so that ignition and explosion can be prevented even during overcharging according to the development demand as described above.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파우치 내에 전극조립체가 내장되고 상기 전극조립체의 전극탭(양극탭, 음극탭)이 리드(음극리드, 양극리드)의 일단과 연결되며 상기 리드의 타단은 파우치의 외부로 연장된 이차전지에 있어서, 제1전극과 제2전극 및 분리막이 반복적층되어 구성되되, 상기 제1전극들에서 연장된 제1전극탭과 상기 제2전극들에서 연장된 제2전극탭을 갖는 전극조립체; 상기 전극조립체가 내장되면 둘레를 따라 테두리가 융착되어 융착부가 형성되는 파우치; 일단은 제1전극탭과 연결되고 타단은 융착부를 관통하여 파우치 외부로 돌출되는 제1리드; 상기 전극조립체의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되어 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리정해진 기준 이상이 되면 입력되는 전류를 차단시키도록 상기 제1리드에 결합된 제1릴레이; 및 일단은 제2전극탭과 연결되고 타단은 융착부를 관통하여 파우치 외부로 돌출되는 제2리드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the electrode assembly is built in the pouch and the electrode tab (anode tab, cathode tab) of the electrode assembly is connected to one end of the lead (cathode lead, anode lead) and the other end of the lead In the secondary battery extending to the outside of the silver pouch, the first electrode, the second electrode and the separator is configured to be laminated repeatedly, the first electrode tab extending from the first electrode and the second electrode extending from the second electrode An electrode assembly having a two electrode tab; A pouch in which an edge is welded along a circumference of the electrode assembly to form a fusion portion; A first lead connected to the first electrode tab at one end thereof and protruding out of the pouch through the fusion unit; A first relay connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly and coupled to the first lead to block an input current when a potential difference between the first electrode and the second electrode is greater than or equal to a predetermined reference; And a second lead having one end connected to the second electrode tab and the other end protruding out of the pouch through the fusion unit.

상기 제1전극은 양극 또는 음극 중 어느 하나이고 제2전극은 나머지 다른 하나이되, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1전극은 양극이고 제2전극은 음극인 것으로 간주되어 설명될 것이다.  The first electrode may be any one of a positive electrode and a negative electrode, and the second electrode may be the other. In the embodiment of the present invention, the first electrode is an anode and the second electrode will be described as being a negative electrode.

그리고, 상기 제1릴레이는 파우치 내부에 위치한다.The first relay is located inside the pouch.

아울러, 상기 제2리드에는 융착부를 관통하는 부분이 다른 부분 보다 횡단면의 면적이 작게 형성된 제1발열유도부가 구성되어, 상기 제2리드로 기준 전류량 보다 더 많이 전류가 흐르면 상기 제1발열유도부에서 상기 융착부를 녹이는 열이 발생하고, 상기 열에 의해 용융된 상기 융착부가 개방된다.In addition, the second lead includes a first heat generating induction part having a smaller cross sectional area than the other part passing through the fusion part, and when the current flows in the second lead more than a reference current amount, the first heat generating induction part is Heat to melt the fusion is generated, and the fusion is melted by the heat.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2리드에서 상기 융착부가 위치하는 부분에 복수 개의 홀들이 타공되어 제1발열유도부가 형성된다.In an embodiment of the present invention, a plurality of holes are drilled in a portion where the fusion portion is located in the second lead to form a first heat generation induction portion.

본 발명에 따른 상기 제1리드가 전류를 차단하는 전위차의 미리 정해진 기준은 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다.The predetermined criterion of the potential difference at which the first lead cuts off the current according to the present invention is preferably set within the range of 4.6 to 5.5V.

그리고, 본 발명은 제1서브리드와 제2서브리드를 통해 상기 전극조립체의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되되, 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리 정해진 기준 미만일 때는 제1전극과 제2전극을 분리시키고 미리 정해진 기준 이상이 되면 제1전극과 제2전극을 통전시키는 제2릴레이;를 더 포함하고, 상기 제1서브리드와 제2서브리드 중 적어도 어느 하나 이상은 융착부를 관통하거나 삽입되도록 배치되며 상기 융착부에 위치하는 부분에는 통전 시 열을 발생시키는 제2발열유도부가 구성되고, 상기 제2릴레이가 제1전극과 제2전극을 통전시키면 상기 제2발열유도부에서 융착부를 녹이는 열이 발생하고, 상기 열에 의해 용융된 융착부가 개방된다. 이때, 상기 제2릴레이가 제1전극과 제2전극을 통전시키는 전위차의 미리 정해진 기준 또한 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다.In addition, the present invention is connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly through the first and second surveillance, respectively, when the potential difference between the first electrode and the second electrode is less than a predetermined reference first A second relay for separating the electrode and the second electrode and passing the first electrode and the second electrode when the predetermined reference or more is exceeded, further comprising at least one of the first and second sub A portion disposed to penetrate or be inserted therein and positioned at the fusion portion includes a second heat generation induction part for generating heat when energized, and when the second relay energizes the first electrode and the second electrode, Heat to melt the welded portion is generated, and the melted welded portion is opened by the heat. In this case, it is preferable that a predetermined criterion of the potential difference for energizing the first electrode and the second electrode is also set within the range of 4.6 to 5.5V.

상기 제2릴레이는 이차전지의 크기와 모양에 따라 제2리드와 동일한 방향으로 나란하게 파우치 외부에 배치되거나 파우치 내부에 배치될 수 있다.The second relay may be disposed outside or outside the pouch side by side in the same direction as the second lead according to the size and shape of the secondary battery.

한편, 본 발명에 따른 상기 파우치는 130 내지 170 ℃ 범위에서 용융되거나 열변형이 발생하는 폴리프로필렌으로 제조된다.On the other hand, the pouch according to the present invention is made of polypropylene melted or heat deformation occurs in the 130 to 170 ℃ range.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이차전지는 전극조립체의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되어 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리정해진 기준 이상이 되면 입력되는 전류를 차단시키도록 상기 제1리드에 결합된 제1릴레이를 가지므로 상기 전극조립체의 충전이 완료 상태가 되면 과충전이 차단된다. 상기 제1릴레이는 파우치 내부에 장착되므로 파우치의 외부표면을 평탄한 면으로 유지할 수 있다.The secondary battery of the present invention having the configuration as described above is connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly, respectively, to block the input current when the potential difference between the first electrode and the second electrode is more than a predetermined reference. Since the first relay is coupled to the first lead so that the charging of the electrode assembly is completed, overcharge is blocked. Since the first relay is mounted inside the pouch, the outer surface of the pouch may be kept flat.

그리고, 상기 제2리드에는 제1발열유도부가 구성되어 기준 전류량 보다 더 많이 전류가 흐르면 융착부가 개방되어 가스를 배출할 수 있으므로 내부 가스발생에 따른 폭발을 방지할 수 있다.In addition, the second lead is configured with a first heat generation induction part, and when the current flows more than the reference current amount, the fusion part may be opened to discharge gas, thereby preventing explosion due to internal gas generation.

아울러, 본 발명에서는 제1릴레이와는 별개로 제2릴레이가 추가적으로 구비되며, 상기 제2릴레이는 고전압이 발생하면 제2발열유도부의 발열을 유도하여 융착부를 개방하므로, 보다 신속히 가스를 배출시킬 수 있다. 아울러, 상기 제2발열유도부는 제1발열유도부와는 별개로 작동하므로 하나가 고장난 경우 다른 하나가 보완하는 기능을 제공할 수 있다.In addition, in the present invention, a second relay is additionally provided separately from the first relay, and when the high voltage is generated, the second relay induces heat generation of the second heat generating induction part to open the fusion part, thereby allowing the gas to be discharged more quickly. have. In addition, since the second heat generating induction part operates separately from the first heat generating induction part, the second heat generating induction part may provide a function that the other complements.

도 1 은 종래의 파우치형 이차전지에서 전극조립체가 파우치에 내장되기 전의 모습과 파우치에 내장된 후의 모습이 도시된 사시도.
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 파우치형 이차전지의 내부모습이 보이도록 투시하여 도시한 평면도.
도 3 은 본 발명의 제2실시예에 따른 파우치형 이차전지의 내부모습이 보이도록 투시하여 도시한 것으로써 제2릴레이가 파우치 외부에 배치된 모습이 도시된 평면도.
도 4 는 본 발명의 제2실시예에 따른 파우치형 이차전지의 내부모습이 보이도록 투시하여 도시한 것으로써 제2릴레이가 파우치 내부에 배치된 모습이 도시된 평면도.1 is a perspective view showing a state before and after the electrode assembly is embedded in the pouch in the conventional pouch type secondary battery.
Figure 2 is a plan view showing a perspective view of the inside of the pouch-type secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
3 is a plan view illustrating a state in which a second relay is disposed outside the pouch as illustrated in a perspective view so that the inside of the pouch type secondary battery according to the second embodiment of the present invention is visible.
4 is a plan view illustrating a state in which a second relay is disposed inside a pouch as illustrated in a perspective view so that the inside of the pouch type secondary battery according to the second embodiment of the present invention is visible.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, the terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.

본 발명은 파우치(10) 내에 전극조립체(20)가 내장되는 이차전지에 관한 것으로써, 과전류 또는 과전압이 입력되면 전류유입을 차단하고 내부의 가스를 외부로 배출시킴으로써 안전성이 향상되는 이차전지에 관한 것이며, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명에서 상기 전극조립체(20)는 서로의 반대방향으로 양극탭과 음극탭이 돌출되는 구조를 갖는 것으로 설명되었으나, 동일한 방향에서 나란히 돌출된 구조에서도 적용이 가능하며, 제1전극은 양극 또는 음극 중 어느 하나이고 제2전극은 나머지 다른 하나이되, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1전극은 양극이고 제2전극은 음극인 것으로 간주되어 설명될 것이다. The present invention relates to a secondary battery in which the electrode assembly 20 is embedded in the pouch 10. When an overcurrent or overvoltage is input, the present invention relates to a secondary battery in which safety is improved by blocking current flow and discharging the gas inside. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, the electrode assembly 20 has been described as having a structure in which the positive electrode tab and the negative electrode tab protrude in opposite directions to each other, but may also be applied to the structure protruding side by side in the same direction, the first electrode is a positive electrode or a negative electrode Any one and the second electrode is the other, in the embodiment of the present invention will be described by considering the first electrode is an anode and the second electrode is a cathode.

제1실시예First embodiment

도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 파우치형 이차전지의 내부모습이 보이도록 투시하여 도시한 평면도이다. 도 2 를 참조하면, 상기 전극조립체(20)는 제1전극인 양극과 제2전극인 음극 및 분리막이 반복적층되어 구성되며, 복수 개의 양극들에서 연장되어 접합된 양극탭(제1전극탭)과 복수 개의 음극들에서 연정되어 접합된 음극탭(제2전극탭)은 서로 반대쪽으로 돌출되도록 구성된다. 그리고, 제1전극탭(21a)과 제2전극탭(21b) 각각은 파우치(10) 외부와 전기적 연결이 가능하도록 제1리드(22a) 및 제2리드(22b) 각각과 연결된 상태로 파우치(10)에 안착된다.FIG. 2 is a plan view illustrating the internal appearance of the pouch type secondary battery according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the electrode assembly 20 is formed by repeatedly stacking a positive electrode, which is a first electrode, a negative electrode, which is a second electrode, and a separator, and a positive electrode tab (first electrode tab) which is extended from and bonded to a plurality of positive electrodes. And a negative electrode tab (second electrode tab) connected and bonded in a plurality of negative electrodes are configured to protrude to opposite sides. Each of the first electrode tab 21a and the second electrode tab 21b is connected to each of the first lead 22a and the second lead 22b so as to be electrically connected to the outside of the pouch 10. It is seated in 10).

상기 파우치(10)는 도 1 에 도시된 종래의 구조와 같이 파우치하부(10a)와 파우치상부(10b)가 분리되는 구조를 갖거나 (전극조립체의 삽입이 가능할 정도로) 개방이 가능하도록 일측변이 접합된 구조를 갖되, 상기 전극조립체(20)가 내장되면 둘레를 따라 파우치하부(10a)와 파우치상부(10b)의 각 테두리들(11a, 11b)이 융착되어 융착부(11)가 형성된다. 상기 테두리들(11a, 11b)이 융착될 때, 제1리드(22a)와 제2리드(22b) 각각은 파우치하부(10a)의 테두리(11a) 위에 안착된 상태에서 그 끝단들은 외부로 돌출된 상태로 융착이 이루어진다. The pouch 10 has a structure in which the lower part of the pouch 10a and the upper part of the pouch 10b are separated as in the conventional structure shown in FIG. 1 or the one side is joined to allow the opening of the pouch 10 (so that the electrode assembly can be inserted). When the electrode assembly 20 is embedded, the edges 11a and 11b of the lower pouch 10a and the upper pouch 10b are fused along the circumference to form a fusion portion 11. When the edges 11a and 11b are fused, the ends of the first lead 22a and the second lead 22b are protruded to the outside in a state where they are seated on the edge 11a of the lower portion of the pouch 10a. Fusion is achieved in a state.

즉, 상기 제1리드(22a)는 일단이 제1전극탭(21a)과 연결되고 타단은 융착부(11)를 관통하여 파우치(10) 외부로 돌출되며, 상기 제2리드(22b)는 일단은 제2전극탭(21b)과 연결되고 타단은 융착부(11)를 관통하여 제1리드(22a)가 돌출된 방향으로 반대방향을 향하여 파우치(10) 외부로 돌출된다. 그리고, 제1리드(22a)에는 제1릴레이(30)가 추가적으로 결합된다.That is, one end of the first lead 22a is connected to the first electrode tab 21a, and the other end of the first lead 22a protrudes out of the pouch 10 through the fusion unit 11, and the second lead 22b is once The silver electrode is connected to the second electrode tab 21b and the other end penetrates the fusion unit 11 and protrudes outward from the pouch 10 in the opposite direction in the direction in which the first lead 22a protrudes. In addition, a first relay 30 is additionally coupled to the first lead 22a.

상기 제1릴레이(30)는 파우치(10) 내에 위치하도록 제1리드(22a)에 결합되며, 서브리드들(31, 32)을 통해 전극조립체(20)의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되어 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리정해진 기준 이상이 되면 제1리드(22a)에서 입력되는 전류를 차단시키도록 구성된다.The first relay 30 is coupled to the first lead 22a to be positioned in the pouch 10, and the first and second electrodes of the electrode assembly 20 are connected to each other through the subleads 31 and 32. When the potential difference between the first electrode and the second electrode is connected to the predetermined reference or more, it is configured to block the current input from the first lead (22a).

상기 제1릴레이(30)는 입력되는 전류 또는 전압에 따라 다른 회로를 개폐시키는 장치로써 공지의 릴레이 구조 중에서 선택될 수 있되 파우치(10) 내에서 제1리드(22a)와 결합될 수 있도록 가급적 간단하고 소형화된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 가령, 움직이는 부품을 포함하지 않음으로써 소형화가 가능하며 인가된 전압에 반응하는 반도체 릴레이(트랜지스터 릴레이)가 사용되는 것이 더 바람직할 것이다.The first relay 30 is a device that opens and closes other circuits according to an input current or voltage, and may be selected from a known relay structure. However, the first relay 30 may be combined with the first lead 22a in the pouch 10 as much as possible. And it is desirable to have a miniaturized structure. For example, it may be more preferable to use a semiconductor relay (transistor relay) that can be miniaturized by not including moving parts and that responds to an applied voltage.

한편, 상기 제2리드(22b)에는 융착부(11)를 관통하는 부분이 다른 부분 보다 횡단면의 면적이 작게 형성된 제1발열유도부(40)가 구성된다.On the other hand, the second lead 22b is formed with a first heat-generating portion 40 formed in a portion of the cross section is smaller than the other portion passing through the fusion portion 11.

상기 제1발열유도부(40)는 제2리드(22b)로 기준 전류량 보다 더 많이 전류가 흐르면 상기 제1발열유도부(40)에서 상기 융착부(11)를 녹이는 열이 발생하고, 상기 열에 의해 용융된 상기 융착부(11) 일부의 개방이 이루어진다. 즉, 고전류가 입력되면 상기 제1발열유도부(40)에서 저항열이 발생하여 제2리드(22b) 주변을 용융시켜 개방시키는 구조로써, 이때 발생하는 열은 파우치(10)의 융착된 부분을 직접 용융시키거나 제2리드(22b)를 감싼 별도의 절연테이프나 필름 등을 용융시켜 파우치(10)를 개방시킬 수 있다.When the first heat generating induction part 40 flows more current than the reference current amount to the second lead 22b, heat is generated to melt the fusion part 11 in the first heat generating induction part 40, and the heat is melted by the heat. Part of the fusion portion 11 is opened. That is, when a high current is input, resistance heat is generated in the first heat generating induction part 40 to melt and open the periphery of the second lead 22b. The heat generated at this time directly contacts the fused portion of the pouch 10. The pouch 10 may be opened by melting or melting another insulating tape or film wrapped around the second lead 22b.

이 실시예에서, 상기 제1발열유도부(40)는 도 2 에 도시된 바와 같이 제2리드(22b)에서 상기 융착부(11)가 위치하는 부분에 복수 개의 홀들(41)이 타공됨으로써 형성될 수 도 있으나, 홀(41)이 타공되지 않고 제2리드(22b)의 일부가 (폭이 좁아지도록) 잘록한 모양을 가짐으로써 또는 두께가 좁아지는 모양을 가짐으로써 형성될 수도 있다. 즉, 전자의 이동을 방해하여 저항열을 발생시킬 수 있는 형상은 모두 가능할 것이다.In this embodiment, the first heat generating induction part 40 is formed by drilling a plurality of holes 41 in the position where the fusion part 11 is located in the second lead 22b. Alternatively, the hole 41 may not be perforated and a part of the second lead 22b may be formed by having a concave shape (to narrow the width) or by having a shape having a narrow thickness. In other words, any shape capable of generating resistance heat by disturbing the movement of electrons may be possible.

제2실시예Second embodiment

아울러, 본 발명에서는 제1실시예의 구조에서 제2릴레이(50) 및 제2발열유도부(53)가 추가된 제2실시예를 추가적으로 제공한다.In addition, the present invention further provides a second embodiment in which the second relay 50 and the second heat generating portion 53 are added in the structure of the first embodiment.

도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 파우치형 이차전지의 내부모습이 보이도록 투시하여 도시한 평면도이고, 도 3 은 제2릴레이가 파우치 외부에 배치된 모습이 도시된 평면도이다. FIG. 2 is a plan view illustrating the inside of the pouch type secondary battery according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view illustrating a state in which a second relay is disposed outside the pouch.

도 2 와 3 에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 제2릴레이(50)와 제2발열유도부(53)가 추가적으로 제공된다. 상기 제2릴레이(50)는 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52)를 통해 상기 전극조립체(20)의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되되, 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리 정해진 기준 미만일 때는(정상적인 충전이 이루어질 때는) 제1전극과 제2전극을 분리시키고 미리 정해진 기준 이상이 되면(과충전이 이루어지면) 제1전극과 제2전극을 통전시키도록 구성된다. 본 발명에서 상기 제2릴레이(50)는 제1릴레이(30)와 마찬가지고 소형화가 가능하고 구성이 비교적 간단한 반도체 릴레이가 사용되는 것이 바람직하다.As shown in Figs. 2 and 3, in this embodiment, a second relay 50 and a second heat generating inducing portion 53 are additionally provided. The second relay 50 is connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly 20 through the first surveil 51 and the second surveil 52, respectively. When the potential difference between the two electrodes is lower than the predetermined reference (normal charging is performed), the first electrode and the second electrode are separated, and when the electrical potential exceeds the predetermined reference (overcharging is performed), the first electrode and the second electrode are energized. It is composed. In the present invention, the second relay 50 is the same as the first relay 30, it is preferable that a semiconductor relay capable of miniaturization and relatively simple configuration is used.

그리고, 상기 제2발열유도부(53)는 제2릴레이(50)와 연결되는 상기 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52) 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 상기 제2발열유도부(53)도 위에 설명된 제1발열유도부(40)와 같이, 복수 개의 홀들이 타공되는 모양 또는 홀이 타공되지 않고 폭이 좁아지도록 잘록한 모양 또는 두께가 좁아지는 모양을 가짐으로써 형성될 수 있다. The second heat generating induction part 53 is formed on at least one of the first surveil 51 and the second surveill 52 connected to the second relay 50. Like the first heat generating induction part 40 described above, the second heat generating induction part 53 also has a shape in which a plurality of holes are perforated or a narrow shape or a shape in which the thickness is narrowed so that the holes are not perforated and narrow in width. Can be formed.

상기 제2릴레이(50)는 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52)를 분리시켜 놓다가 고전압이 입력되면 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52)를 통전시킨다. 상기 통전에 의해 제2발열유도부(53)에서 발열이 발생하면 상기 열에 의해 융착부(11)의 개방이 이루어진다. 이때, 제2발열유도부(53)는 제1발열유도부(40)와는 별개로 작동하므로 제1발열유도부(40)와 제2발열유도부(53)는 서로의 페일세이프(fail safe) 기능을 제공한다.The second relay 50 separates the first surveilled 51 and the second surveil 52 and energizes the first surveil 51 and the second surveil 52 when a high voltage is input. . When heat is generated in the second heat generation induction part 53 by the energization, the fusion part 11 is opened by the heat. In this case, since the second heat generation induction part 53 operates independently from the first heat generation induction part 40, the first heat generation induction part 40 and the second heat generation induction part 53 provide a fail safe function. .

한편, 상기 제2릴레이(50)는 이차전지의 크기와 모양에 따라 도 3 과 같이 제2리드(22b)와 동일한 방향으로 나란하게 파우치(10) 외부에 배치되거나 상기 파우치(10) 내부에 공간의 여유가 있다면 도 4 와 같이 파우치(10) 내부에 배치될 수 있다. 가령, 안전성 향상을 위해 용량 손해를 감수하고 파우치(10) 내부에서 전극조립체(20)의 크기를 축소하여 내부 공간이 확보되면 도 4 와 같이 제2릴레이(50)는 내부에 배치될 것이며, 이차전지가 탑재되는 공간에 제2릴레이(50)가 장착될 수 있다면 상기 제2릴레이는 도 3 과 같이 파우치(10) 외부에 배치될 것이다. 이와 같이 제2발열유도부(53) 및 상기 제2발열유도부(53)의 발열 발생을 촉발시키는 제2릴레이(50)가 제공되는 제2실시예는 제1실시예의 구성과 대비하여 동일 또는 유사한 기능을 갖는 두 개의 발열유도부들(40, 53)이 제공되므로 어느 하나가 고장 나더라도 다른 하나가 작동하여 안전을 보장할 수 있다. 아울러, 상기 제1발열유도부(40)는 지나는 전류량에 비례하여 발열이 증가하는 구성인 반면에 상기 제2발열유도부(53)는 전극조립체(20)의 충전 전압에 따라 발열이 이루어지므로, 파우치(20)의 개방 여부를 전류량에 따라 조절할 수도 있고 전압의 크기에 따라 조절할 수 있으므로 (제1실시예의 구성 보다 상대적으로 더) 다양하게 기준전압 및 기준전류를 설정하여 파우치(20)의 개방 조건을 설계할 수 있다. Meanwhile, the second relay 50 may be disposed outside the pouch 10 side by side in the same direction as the second lead 22b according to the size and shape of the secondary battery, or may be spaced inside the pouch 10. If there is a margin can be arranged inside the pouch 10 as shown in FIG. For example, in order to improve safety, the second relay 50 may be disposed inside the secondary relay 50 as shown in FIG. 4 when the capacity loss is reduced and the size of the electrode assembly 20 is reduced within the pouch 10. If the second relay 50 can be mounted in the space where the battery is mounted, the second relay will be disposed outside the pouch 10 as shown in FIG. 3. As described above, the second embodiment in which the second heat induction part 53 and the second relay 50 for triggering the heat generation of the second heat induction part 53 is provided has the same or similar function as that of the first embodiment. Since two heating induction parts 40 and 53 are provided, the other one may operate to ensure safety even if one of them fails. In addition, since the heat generation increases in proportion to the amount of current passing through the first heat generation induction part 40, the second heat generation induction part 53 generates heat according to the charging voltage of the electrode assembly 20, so that the pouch ( The opening of the pouch 20 can be designed by setting the reference voltage and the reference current in various ways (relatively to the configuration of the first embodiment), since the opening of 20 may be adjusted according to the amount of current or the voltage. can do.

참고적으로, 본 발명의 이차전지는 복수 개가 전지팩을 이뤄 전기차에 탑재되는 경우를 기준으로, 상기 제1리드(22a)가 전류를 차단하는 전위차의 미리 정해진 기준은 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지고, 상기 제2릴레이(50)가 제1전극과 제2전극을 통전시키는 전위차의 미리 정해진 기준 또한 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다. NMC(니켈망칸코발트)계열의 전지는 통상적으로 5.0V 내지 5.3V 범위에서 부터 전해액 기화에 따른 가스가 발생하기 시작하는 것으로 알려져있다. 하지만, 순간적인 출력인가 시 4.2V 에서부터 기화가 발생할 수도 있고, 차량의 탑재되는 전지팩의 경우 탑재되는 각 셀 간의 전압 편차가 필연적으로 발생하므로 이를 고려하면 (4.6V 미만으로 설정되면 폭발 또는 화재에 대한 신뢰성은 향상되나 파우치가 너무 빈번히 개방되어 고장률이 높아질 것이고, 5.5V 초과로 설정되면 파우치의 개방은 최대한 늦출 수 있을 것이나 폭발 또는 화재에 대한 신뢰성이 낮아질 것이므로) 위의 범위에서 정해지는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에 따른 상기 파우치(10)는 130 내지 170 ℃ 범위에서 용융되거나 열변형이 발생하는 폴리프로필렌으로 제조되는 것이 바람직하다.For reference, the secondary battery of the present invention is based on a case where a plurality of battery packs are mounted on an electric vehicle, and a predetermined reference of a potential difference at which the first lead 22a blocks a current is within a range of 4.6 to 5.5V. It is preferable that the predetermined criterion of the potential difference for the second relay 50 to conduct the first electrode and the second electrode is also set within the range of 4.6 to 5.5V. In the NMC (nickel manganese cobalt) series, it is known that gas from electrolyte vaporization starts to be generated from a range of 5.0V to 5.3V. However, when instantaneous output is applied, vaporization may occur from 4.2V, and in case of a battery pack mounted in a vehicle, a voltage deviation between each mounted cell inevitably occurs. Reliability is improved, but the pouch is opened too frequently to increase the failure rate, and if it is set above 5.5V, the opening of the pouch will be delayed as much as possible but the reliability of explosion or fire will be reduced). . And, the pouch 10 according to the present invention is preferably made of polypropylene melted or heat deformation occurs in the 130 to 170 ℃ range.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이차전지는 상기 제1리드(22a)에 결합된 제1릴레이(30)를 가지므로 상기 전극조립체(20)의 충전이 완료 상태가 되면 과충전이 차단될 수 있다. 그리고, 상기 제2리드(22b)에는 제1발열유도부(40)가 구성되어 기준 전류량 보다 더 많이 전류가 흐르면 융착부(11)가 개방되어 가스를 배출할 수 있으므로 내부 가스발생에 따른 폭발을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.Since the secondary battery of the present invention having the configuration as described above has the first relay 30 coupled to the first lead 22a, when the charging of the electrode assembly 20 is completed, overcharging may be blocked. have. In addition, the second lead 22b includes a first heat generation induction part 40, and when the current flows more than the reference current, the fusion part 11 is opened to discharge the gas, thereby preventing explosion due to internal gas generation. It has an effect that can be done.

아울러, 본 발명에서는 제1릴레이(40)와는 별개로 제2릴레이(50)가 추가적으로 구비되며, 상기 제2릴레이(50)는 고전압이 발생하면 제2발열유도부(53)의 발열을 유도하여 융착부(11)를 개방하므로, 보다 신속히 가스를 배출시킬 수 있다. 아울러, 상기 제2발열유도부(53)는 제1발열유도부(40)와는 별개로 작동하므로 하나가 고장난 경우 다른 하나가 보완하는 기능을 제공할 수 있다.In addition, in the present invention, a second relay 50 is additionally provided separately from the first relay 40, and the second relay 50 is welded by inducing heat generation of the second heat generation induction part 53 when a high voltage is generated. Since the part 11 is opened, gas can be discharged more quickly. In addition, since the second heat generating induction part 53 operates separately from the first heat generating induction part 40, the second heat generating inducing part 53 may provide a function to compensate for the other in case of failure.

뿐만 아니라, 제2릴레이(50)가 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52)를 통전시키는 경우에는 제1서브리드(51)와 제2서브리드(52)가 전기를 소모하는 저항체 기능을 함으로써 과충전이 진행되는 속도를 늦출 수 있다.In addition, when the second relay 50 energizes the first surveilled 51 and the second surveil 52, the first surveil 51 and the second surveil 52 consume electricity. By acting as a resistor, the rate at which overcharge proceeds can be slowed down.

또한, 제2발열유도부(53)의 위치 선정 및 제2릴레이(50)의 셋팅에 따라 전해액의 기화로 생성된 가스를 원하는 위치에서 원하는 타이밍에 배출이 가능하므로, 급격한 폭발 및 발화 가능성을 낮출 수 있을 뿐만아니라 이차전지가 탑재되는 기기의 손상을 최소화시킬 수 있다.In addition, according to the position of the second heat generating induction portion 53 and the setting of the second relay 50, the gas generated by the vaporization of the electrolyte can be discharged at a desired timing at a desired position, thereby reducing the possibility of sudden explosion and fire. In addition, it is possible to minimize the damage of the equipment on which the secondary battery is mounted.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical concept of the present invention and the following will be described by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various implementations are possible within the scope of equivalent claims.

10 : 파우치
11 : 융착부
20 : 전극조립체
22a : 제1리드
22b : 제2리드
30 : 제1릴레이
40 : 제1발열유도부
50 : 제2릴레이
53 : 제2발열유도부10: pouch
11: welded part
20: electrode assembly
22a: first lead
22b: second lead
30: first relay
40: first heat generation induction part
50: second relay
53: second heat generation induction part

Claims (10)

파우치 내에 전극조립체가 내장되고 상기 전극조립체의 전극탭이 리드의 일단과 연결되며 상기 리드의 타단은 파우치의 외부로 연장된 이차전지에 있어서,
제1전극과 제2전극 및 분리막이 반복적층되어 구성되되, 상기 제1전극들에서 연장된 제1전극탭과 상기 제2전극들에서 연장된 제2전극탭을 갖는 전극조립체;
상기 전극조립체가 내장되면 둘레를 따라 테두리가 융착되어 융착부가 형성되는 파우치;
일단은 제1전극탭과 연결되고 타단은 융착부를 관통하여 파우치 외부로 돌출되는 제1리드;
상기 전극조립체의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되어 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리정해진 기준 이상이 되면 입력되는 전류를 차단시키도록 상기 제1리드에 결합된 제1릴레이; 및
일단은 제2전극탭과 연결되고 타단은 융착부를 관통하여 파우치 외부로 돌출되는 제2리드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
In the secondary battery in which the electrode assembly is embedded in the pouch and the electrode tab of the electrode assembly is connected to one end of the lead and the other end of the lead extends to the outside of the pouch,
An electrode assembly including a first electrode, a second electrode, and a separator, the first electrode tab extending from the first electrodes and the second electrode tab extending from the second electrodes;
A pouch in which an edge is welded along a periphery of the electrode assembly to form a fusion portion;
A first lead connected to the first electrode tab at one end thereof and protruding out of the pouch through the fusion unit;
A first relay connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly and coupled to the first lead to block an input current when a potential difference between the first electrode and the second electrode is greater than or equal to a predetermined reference; And
And a second lead having one end connected to the second electrode tab and the other end protruding out of the pouch through the fusion portion.
제 1 항에 있어서,
상기 제1릴레이는 파우치 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The first relay is a secondary battery, characterized in that located in the pouch.
제 1 항에 있어서,
상기 제2리드에는 융착부를 관통하는 부분이 다른 부분 보다 횡단면의 면적이 작게 형성된 제1발열유도부가 구성되어, 상기 제2리드로 기준 전류량 보다 더 많이 전류가 흐르면 상기 제1발열유도부에서 상기 융착부를 녹이는 열이 발생하고, 상기 열에 의해 용융된 상기 융착부가 개방되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The second lead includes a first heat generating induction part having a smaller cross-sectional area than the other part passing through the fusion part, and when the current flows in the second lead more than a reference current, the fusion part in the first heat induction part The secondary battery, characterized in that the melting heat is generated, and the fusion is melted by the heat is opened.
제 3 항에 있어서,
상기 제2리드에서 상기 융착부가 위치하는 부분에 복수 개의 홀들이 타공되어 제1발열유도부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 3, wherein
The secondary battery of claim 2, wherein a plurality of holes are formed in the second lead and the first heat generating induction part is formed.
제 1 항에 있어서,
상기 제1리드가 전류를 차단하는 전위차의 미리 정해진 기준은 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The predetermined reference of the potential difference at which the first lead cuts off the current is determined in the range of 4.6 to 5.5V.
제 1 항에 있어서,
제1서브리드와 제2서브리드를 통해 상기 전극조립체의 제1전극과 제2전극과 각각 연결되되, 상기 제1전극과 제2전극의 전위차가 미리 정해진 기준 미만일 때는 제1전극과 제2전극을 분리시키고 미리 정해진 기준 이상이 되면 제1전극과 제2전극을 통전시키는 제2릴레이;를 더 포함하고,
상기 제1서브리드와 제2서브리드 중 적어도 어느 하나 이상은 융착부를 관통하거나 삽입되도록 배치되며 상기 융착부에 위치하는 부분에는 통전 시 열을 발생시키는 제2발열유도부가 구성되고,
상기 제2릴레이가 제1전극과 제2전극을 통전시키면 상기 제2발열유도부에서 융착부를 녹이는 열이 발생하고, 상기 열에 의해 용융된 융착부가 개방되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The first electrode and the second electrode are connected to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly, respectively, when the potential difference between the first electrode and the second electrode is less than a predetermined reference. And a second relay for separating the first electrode and energizing the first electrode and the second electrode when the predetermined reference or more is exceeded.
At least one or more of the first surveid and the second surveid are arranged to penetrate or be inserted into the fusion portion, and the portion located at the fusion portion includes a second heat generation inducing part for generating heat when energized.
When the second relay energizes the first electrode and the second electrode, heat is generated to melt the fusion unit in the second heat generating induction part, and the fusion unit melted by the heat is opened.
제 6 항에 있어서,
상기 제2릴레이가 제1전극과 제2전극을 통전시키는 전위차의 미리 정해진 기준은 4.6 내지 5.5V 범위 내에서 정해지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 6,
The predetermined reference of the potential difference that the second relay energizes the first electrode and the second electrode is determined in the range of 4.6 to 5.5V.
제 6 항에 있어서,
상기 제2릴레이는 제2리드와 동일한 방향으로 나란하게 파우치 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 6,
The second relay is a secondary battery, characterized in that arranged in the same direction as the second lead outside the pouch.
제 6 항에 있어서,
상기 제2릴레이는 파우치 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 6,
The second relay is a secondary battery, characterized in that disposed in the pouch.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파우치는 130 내지 170 ℃ 범위에서 용융되거나 열변형이 발생하는 폴리프로필렌으로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지. The method according to any one of claims 1 to 9,
The pouch secondary battery, characterized in that made of polypropylene melted or heat deformation occurs in the 130 to 170 ℃ range.
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