KR20230032880A - Pouch-type secondary battery with excellent insulation and heat dissipation characteristics - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절연 및 열발산 특성이 우수한 파우치형 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a pouch type secondary battery having excellent insulation and heat dissipation characteristics.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 증가하는 추세이이며, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요 증가하고 있다.Secondary batteries, whose usage has recently been increasing, are trending toward increasing demand for prismatic secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of battery shape, and high energy density in terms of materials Demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries, which have advantages such as high voltage, discharge voltage and output stability, is increasing.
이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 이러한 전극조립체로는 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.Secondary batteries are also classified according to the structure of the electrode assembly of the cathode/separator/cathode structure. These electrode assemblies include a jelly-roll (wound type) electrode assembly having a structure in which long sheet-shaped positive electrodes and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween, and a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in units of a predetermined size with a separator interposed therebetween. A stack type (laminated type) electrode assembly sequentially stacked in a state, a structure in which positive and negative electrodes of a predetermined unit are stacked with a separator interposed therebetween, and bi-cells or full cells are wound with a separator film. and stack/folding type electrode assemblies.
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 있으며, 사용량도 점차적으로 증가하고 있다.Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stacked or stacked/folding type electrode assembly is embedded in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted a lot of attention due to low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation. , usage is also gradually increasing.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(20), 전극조립체(20)로부터 연장되어 있는 전극탭(50), 상기 전극탭(50)에 용접되어 있는 전극리드(40), 및 전극조립체(20)를 수용하는 전지케이스(10)를 포함한다. 상기 전극리드(40)의 상하면 일부에는 전지케이스(10)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 리드 절연코팅부(60)이 부착되어 있다.1 shows a general structure of a conventional representative pouch-type secondary battery. Referring to FIG. 1 , a pouch-type
이러한 파우치형 전지는 전극조립체를 라미네이트 시트에 수납하고 전해액을 주입하여 열융착 등으로 밀봉하는 방식으로 제조되는 데, 이러한 제조 과정에서 열융착 부위(실링부)가 전해액 주입과정에서의 오염되거나, 라미네이트 시트의 최내측 수지층의 과다한 용융 및/또는 가압으로 인하여 수지층이 외부로 돌출되는 문제가 발생하기도 한다. 상기 실링부의 오염이나 내부 수지층의 외부 돌출은 실링 상태를 불완전하게 하는 원인으로 작용하며, 실링부의 결함은 수분의 침투, 전해액 누액 등과 같은 심각한 문제를 야기한다. Such a pouch-type battery is manufactured by accommodating the electrode assembly in a laminate sheet, injecting an electrolyte solution, and sealing it by thermal fusion, etc. Excessive melting and/or pressurization of the innermost resin layer of the sheet may cause the resin layer to protrude to the outside. Contamination of the sealing part or external protrusion of the inner resin layer acts as a cause of incomplete sealing, and defects in the sealing part cause serious problems such as moisture permeation and electrolyte leakage.
또한, 파우치형 전지는 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 노출되어 절연 파괴 현상을 초래하는 것으로 알려져 있다.In addition, it is known that a pouch-type battery causes insulation breakdown by exposing a metal layer at an end of a laminate sheet, which is a battery case.
종래의 기술들은 이러한 문제를 해소하기 위하여, PET 라벨(label), 테이프 등을 이용하여 열융착부 외각을 절연시키는 방법을 제안하고 있다. 그러나, PET 라벨, 테이프 등을 이용하여 열융착부 외각을 절연할 경우, 라벨 및 테이프의 벗겨짐 현상이 나타나거나 기포 또는 주름 등의 불량이 발생하는 것으로 알려져 있다. In order to solve this problem, conventional technologies suggest a method of insulating the outer shell of the heat-sealed portion using a PET label, tape, or the like. However, it is known that when the outer shell of the heat-sealed portion is insulated using a PET label, tape, etc., peeling of the label or tape occurs or defects such as bubbles or wrinkles occur.
최근에는 열융착부 외곽에 밀폐보조제를 도포함으로써 밀봉성을 향상시킨 파우치형 전지도 소개되고 있다. 그러나, 얇은 수직 단면상의 열융착부 외곽에 소정의 점도와 유동성을 갖는 밀폐보조제를 도포하는 작업은 용이하지 않으며, 도포 후, 경화시키는 과정에서 밀폐보조제가 하단으로 흘러내려 목적 효과를 얻기 어려우므로, 실제 양산 공정에 적용하기는 어려운 것으로 보인다. Recently, a pouch-type battery with improved sealing performance by applying a sealing aid to the outside of the heat-sealed portion has also been introduced. However, it is not easy to apply a sealing aid having a predetermined viscosity and fluidity to the outside of the heat-sealed part on a thin vertical section, and it is difficult to obtain the desired effect because the sealing aid flows down to the bottom during the curing process after application, It seems difficult to apply it to the actual mass production process.
따라서, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하여 열융착부의 밀봉성을 향상시키고 절연 파괴 현상을 신뢰성 있게 방지할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for technology development capable of reliably preventing insulation breakdown and improving the sealability of the heat-sealed portion by solving the problems of the prior art.
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,The present invention was made to solve the above problems of the prior art,
실링부의 밀봉성 및 절연 특성이 향상된 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a pouch-type secondary battery having improved sealing properties and insulating properties of a sealing portion.
또한, 실링부의 열발산 특성이 개선된 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a pouch-type secondary battery having improved heat dissipation characteristics of a sealing portion.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
전극조립체 수납부 및 실링부를 포함하는 파우치형 전지케이스; 및A pouch-type battery case including an electrode assembly accommodating portion and a sealing portion; and
상기 수납부에 수용된 전극조립체;를 포함하며, An electrode assembly accommodated in the accommodating unit; includes,
상기 실링부는 실링부를 전극조립체 수납부 방향으로 절곡시킨 절곡부를 포함하며,The sealing part includes a bent part in which the sealing part is bent in the direction of the electrode assembly accommodating part,
상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면에는 절연 코팅층이 접합되며,An insulating coating layer is bonded to the inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating part of the bent part and to the end surface of the bent part forming the boundary between the inner and outer surfaces,
상기 절곡부의 내측면에 접합된 절연 코팅층의 외부면은 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접합되며,The outer surface of the insulating coating layer bonded to the inner surface of the bent portion is bonded to the outer surface of the electrode assembly housing wall,
상기 절연 코팅층은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부는 열발산 입자를 포함하지 않는 파우치형 이차전지를 제공한다.The insulating coating layer includes a binder and heat-dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W/(mk) or more, but the joint adhered to the outer surface of the electrode assembly accommodating part wall does not contain heat-dissipating particles. do.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 접합부는 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 의 두께를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bonding portion may have a thickness of 1 μm to 100 μm from the outer surface of the electrode assembly accommodating part wall.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층은 서로 연결되어 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating part of the bent part, and the insulating coating layer of the end surface of the bent part forming the boundary between the inner and outer surfaces may be formed by being connected to each other.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층은 절연코팅용 필름을 절곡시켜 접착시킨 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating part of the bent part, and the insulating coating layer of the end surface of the bent part forming the boundary between the inner and outer surfaces are bonded by bending the insulating coating film. it may have been done
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연코팅용 필름의 접착은 열융착에 의해 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the adhesion of the insulating coating film may be made by thermal fusion.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실링부는 전극조립체 수납부의 상부면 또는 하부면과 평행한 방향으로 위치되는 테라스부를 더 포함하며, In one embodiment of the present invention, the sealing part further includes a terrace part positioned in a direction parallel to an upper surface or a lower surface of the electrode assembly accommodating part,
상기 테라스부와 전극조립체 수납부 벽체 외부면 사이에 형성된 공간에 절연 코팅층이 더 적층되며,An insulating coating layer is further laminated in the space formed between the terrace portion and the outer surface of the electrode assembly accommodating portion wall,
상기 절연 코팅층은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부는 열발산 입자를 포함하지 않을 수 있다.The insulating coating layer may include a binder and heat dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W/(mk) or more, but a junction bonded to an outer surface of the electrode assembly accommodating part wall may not include heat dissipating particles.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 접합부는 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bonding portion may have a thickness of 1 μm to 100 μm from the outer surface of the electrode assembly accommodating part wall.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층의 높이는 상기 전극조립체 수납부 벽체의 높이와 같거나 낮게 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the height of the insulating coating layer may be formed equal to or lower than the height of the wall of the electrode assembly accommodating part.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 테라스부 선단에는 전극리드가 위치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, an electrode lead may be positioned at the front end of the terrace part.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층 중 열발산 입자를 포함하는 부분은 10 내지 90 중량%의 바인더와 10 내지 90 중량%의 열발산 입자를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the portion including the heat dissipating particles in the insulating coating layer may include 10 to 90 wt % of the binder and 10 to 90 wt % of the heat dissipating particles.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 열발산 입자는 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heat dissipating particles may have an average particle diameter of 0.1 μm to 10 μm.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절곡부는 실링부를 접어서 2겹 이상으로 포갠 부분을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bent portion may include a portion folded in two or more layers by folding the sealing portion.
본 발명의 파우치형 이차전지는 우수한 실링부 밀봉성 및 우수한 절연 특성을 제공하며, 특히, 우수한 열발산 특성을 제공한다. The pouch-type secondary battery of the present invention provides excellent sealability and excellent insulation characteristics, and in particular, excellent heat dissipation characteristics.
따라서, 본 발명의 파우치형 이차전지는 전지의 안전성을 현저히 개선시키는 효과를 제공한다. Therefore, the pouch type secondary battery of the present invention provides an effect of significantly improving the safety of the battery.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 분해사시도이며,
도 2는 본 발명의 파우치형 이차전지의 일 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도이며,
도 3은 상기 도 2의 파우치형 이차전지의 A-A 단면에 대한 단면도이며,
도 4는 본 발명의 일 실시형태로서 절연코팅용 필름의 형태를 모식적으로 나타낸 단면도이며,
도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 일 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도이며,
도 6는 상기 도 5의 파우치형 이차전지의 B-B 단면에 대한 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시형태로서 절연코팅용 바(bar)의 형태를 모식적으로 나타낸 사시도이며,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 파우치형 이차전지의 일 실시형태를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 1 is an exploded perspective view of a conventional pouch-type secondary battery;
2 is a perspective view schematically showing an embodiment of a pouch-type secondary battery of the present invention;
3 is a cross-sectional view of the AA section of the pouch-type secondary battery of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view schematically showing the shape of a film for insulation coating as an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view schematically showing an embodiment of a pouch-type secondary battery of the present invention;
6 is a cross-sectional view of the BB section of the pouch-type secondary battery of FIG. 5;
7 is a perspective view schematically showing the shape of a bar for insulation coating as an embodiment of the present invention;
8 to 10 are cross-sectional views schematically showing one embodiment of the pouch type secondary battery of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Like reference numerals have been assigned to like parts throughout the specification.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~상부에”와 “상부에 직접” 또는 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when a component is referred to as being “connected to, provided with, or installed” to another component, it may be directly connected or installed to the other component, but other components may exist in the middle. . On the other hand, when a component is referred to as “directly connected to, provided with, or installed” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between components, namely “on top of” and “directly on top” or “between” and “directly between” or “adjacent to” and “to” "directly neighboring" and the like are to be construed similarly.
도 1은 본 발명에도 적용되는 종래의 파우치형 이차전지의 분해사시도이며, 도 2 및 도 5는 본 발명의 파우치형 이차전지의 일 실시형태를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 1 is an exploded perspective view of a conventional pouch-type secondary battery applied to the present invention, and FIGS. 2 and 5 are perspective views schematically showing an embodiment of the pouch-type secondary battery of the present invention.
본 발명의 파우치형 이차전지(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전극조립체 수납부(11) 및 실링부(12)를 포함하는 파우치형 전지케이스(10); 및 상기 수납부(11)에 수용된 전극조립체(20);를 포함하며, As shown in FIGS. 1 and 2 , the pouch-type
상기 실링부(12)는 실링부를 전극조립체 수납부(11) 방향으로 절곡시킨 절곡부(12-1)를 포함하며,The sealing
상기 절곡부(12-1)의 전극조립체 수납부(11) 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면에는 절연 코팅층(30)이 접합되며,An insulating
상기 절곡부(12-1)의 내측면에 접합된 절연 코팅층(30)의 외부면은 상기 전극 조립체 수납부(11) 벽체의 외부면에 접합되며,The outer surface of the insulating
상기 절연 코팅층(30)은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자(32)를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부(30a)는 열발산 입자(32)를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. The insulating
종래의 파우치형 이차전지에서도 실링부 밀봉성 및 절연 특성을 개선하기 위한 노력이 이루어졌으나, 효과 개선이 충분하지 못한 면이 있었다. 본 발명은 실링부의 밀봉성 및 절연 특성을 개선시킴과 동시에, 열발산 특성을 현저히 개선시키는 특징을 갖는다. 특히, 종래의 실링부에 형성되는 절연층은 전체적으로 열발산 입자를 포함함으로써 파우치형 전지케이스에 대한 접착력이 부족하여 장기간 접착상태를 유지하지 못하는 단점이 있었다. 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하는 기술적 특징을 갖는다.Efforts have been made to improve the sealability and insulation properties of the sealing part in the conventional pouch-type secondary battery, but the improvement in effect was not sufficient. The present invention has the characteristics of significantly improving heat dissipation characteristics as well as improving sealing properties and insulation characteristics of the sealing portion. In particular, since the insulating layer formed on the conventional sealing part includes heat dissipating particles as a whole, it has a disadvantage in that it does not maintain an adhesive state for a long period of time due to insufficient adhesion to the pouch-type battery case. The present invention has technical features that solve the problems of the prior art as described above.
상기 접합부(30a)는 상기 전극 조립체 수납부(11) 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 접합부(30a)의 두께가 1㎛ 미만일 경우, 접착력이 저하되며, 100㎛를 초과하는 경우에는 열발산 효과가 저하된다.The
상기 절곡부(12-1)의 전극조립체 수납부(11) 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층(30)은 서로 연결된 형태일 수 있다. The inner and outer surfaces of the electrode
상기 절곡부의 전극조립체 수납부(11) 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층(30)은, 도 4에 도시된 바와 같은 절연코팅용 필름(34)을 절곡시켜 접착시킨 것일 수 있다. 이 때, 상기 절연코팅용 필름(34)의 절곡된 부분은 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면에 위치하도록 접착될 수 있다. The inner and outer surfaces of the electrode
상기 절연코팅용 필름(34)의 접착은 열융착에 의해 이루어질 수 있다. Adhesion of the insulating
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연코팅용 필름(34)은 도 4에 예시된 형태로 제조된 것을 사용할 수 있다. 상기 절연코팅용 필름(34)은 예를 들어, 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자를 포함하는 절연코팅용 열발산 조성물을 제조하여, 기재 상에 도포하고 경화시켜 제1 코팅층을 형성한 후, 상기 제1 코팅층 상부면을 구획하여, 일부에는 상기 절연코팅용 열발산 조성물을 코팅하고, 나머지 일부에는 바인더 조성물을 코팅하여 경화시키는 방식으로 제조할 수 있다. 상기 절연코팅용 필름(34)의 제조는 공지의 압출(사출)방식으로 수행할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the insulating
또한, 상기 제1 코팅층을 형성한 후, 상기 제1 코팅층 상부면을 구획하여, 일부(접합부(30a)에만 바인더 조성물을 코팅하여 경화시키는 방식으로 제조할 수도 있다. 상기 절연코팅용 필름(34)의 제조는 공지의 압출(사출)방식으로 수행할 수도 있다.In addition, after forming the first coating layer, the upper surface of the first coating layer may be partitioned, and the binder composition may be coated on only a part (
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연코팅용 필름(34)의 두께는 20㎛ 내지 1mm일 수 있으며, 바람직하게는 40㎛ 내지 200㎛일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the insulating
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실링부(12)는 전극조립체 수납부(11)의 상부면 또는 하부면과 평행한 방향으로 위치되는 테라스부(비절곡부)를 더 포함하며, 이 때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 테라스부와 전극조립체 수납부(11) 벽체 외부면 사이에 형성된 공간에는 상기 절연 코팅층(30')이 더 적층될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the sealing
상기 절연 코팅층(30')은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자(32)를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부(30'a)는 열발산 입자(32)를 포함하지 않는 형태일 수 있다.The insulating coating layer 30' includes a binder and
상기 접합부(30a)는 상기 전극 조립체 수납부(11) 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 접합부(30a)의 두께가 1㎛ 미만일 경우, 접착력이 저하되며, 100㎛를 초과하는 경우에는 열발산 효과가 저하된다.The
상기 절연 코팅층(30')은 상기 테라스부와 전극조립체 수납부 벽체(11) 외부면 사이에 형성된 공간에 적절한 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 사각기둥과 유사한 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The insulating coating layer 30' may be formed in a shape suitable for a space formed between the terrace portion and the outer surface of the electrode assembly accommodating
상기 절연 코팅층(30')은, 도 7에 도시된 바와 같은 절연코팅용 바(bar)(36)를 사용하여 형성될 수 있다. 상기 절연코팅용 바(36)는 사각기둥과 유사한 형태를 가질 수 있으나, 파우치형 전지케이스의 형태에 따라 적절한 형태를 가질 수 있다. The insulating coating layer 30' may be formed using an insulating
상기 절연코팅용 바(36)의 접착은 열융착에 의해 이루어질 수 있으며, 별도의 접착제를 사용하여 접착하는 것도 가능하다. The bonding of the insulating
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층(30')은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전극리드(40)가 위치하는 방향의 테라스부에만 형성되거나, 도 10에 도시된 바와 같이, 전극리드(40)이 위치하는 방향의 테라스부 및 이의 반대쪽 테라스부 모두에 형성될 수도 있다. In one embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, the insulating coating layer 30' is formed only on the terrace in the direction where the
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층(30')은 도 9에 도시된 바와 같이, 테라스부의 선단부를 덮는 형태로 형성될 수 있으며, 상기 테라스부의 선단부 및 테라스부의 하부면의 일부 또는 전부를 덮는 형태로 형성될 수도 있다. In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the insulating coating layer 30' may be formed to cover the front end of the terrace part, and part or all of the front end of the terrace part and the lower surface of the terrace part. It may be formed in the form of covering.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층(30')의 높이는 상기 전극조립체 수납부 벽체(11)의 높이와 같거나 낮을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the height of the insulating coating layer 30 'may be equal to or lower than the height of the
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 테라스부 선단에는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 전극리드(40)가 위치할 수 있다. In one embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6 , the
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층(30, 30') 중 열발산 입자 구비부(30b, 30'b)는 10 내지 90 중량%의 바인더와 10 내지 90 중량%의 열발산 입자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 70 중량%의 바인더와 30 내지 70 중량%의 열발산 입자를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%의 바인더와 40 내지 60 중량%의 열발산 입자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 성분 이외에 이 분야에서 절연 코팅을 위하여 사용되는 공지의 성분들이 더 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heat dissipating
상기에서 열발산 입자가 10 중량% 미만으로 포함되는 경우, 열발산 효과를 기대하기 어렵고, 90 중량%를 초과하는 경우에는 절연 코팅층(30, 30')의 접착력이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.In the case where the heat dissipating particles are included in less than 10% by weight, it is difficult to expect a heat dissipation effect, and if the content exceeds 90% by weight, the adhesiveness of the insulating coating layers 30 and 30' may deteriorate, which is not preferable.
상기 바인더로는 광 경화성 고분자 또는 열 경화성 고분자가 사용될 수 있다. 상기 고분자로는 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리부타디엔 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지 등이 1종 단독으로 또는 2종 이상의 혼합 형태로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 폴리아크릴레이트계 수지로는 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등을 들 수 있다. A photo-curable polymer or a thermo-curable polymer may be used as the binder. The polymers include polyurethane resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polybutylene resins, polystyrene resins, polyethylene terephthalate resins, polycarbonate resins, polybutadiene resins, unsaturated polyester resins, polyimide resins, and polyacrylates. A resin or the like may be used alone or in a mixed form of two or more, but is not limited thereto. Examples of the polyacrylate-based resin include polyester acrylate, epoxy acrylate, and urethane acrylate.
상기 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자로는 알루미늄, 카본, 구리, 크롬, 티타늄, 및 스테인리스 스틸 입자 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독 또는 2종 이상의 조합 형태로 사용될 수 있다.Examples of the heat dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W/(mk) or more include aluminum, carbon, copper, chromium, titanium, and stainless steel particles, and these may be used alone or in combination of two or more. .
상기 열발산 입자는 평균 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 사용될 수 있으나, 이 범위로 한정되는 것은 아니다. The heat dissipating particles may have an average particle diameter of 0.1 μm to 10 μm, but are not limited to this range.
상기 열발산 입자는 전기전도도가 0.2 S/cm 이하인 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 전기전도도가 상기 범위보다 클 경우, 절연성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다. The heat dissipating particles may preferably have electrical conductivity of 0.2 S/cm or less. When the electrical conductivity is greater than the above range, it is not preferable because insulation may be deteriorated.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절연 코팅층(30, 30') 중 열발산 입자를 포함하지 않는 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 대한 접합부(30a, 30'a)는 바인더와 이 분야에서 접착력 향상을 위하여 통상적으로 사용되는 첨가제를 포함할 수 있으며, 상기 예시된 바인더만으로 구성될 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실링부(12)는, 도 2, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 실링부를 전극조립체 수납부 방향으로 절곡시킨 절곡부(12-1)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sealing
상기 절곡부(12-1) 실링부의 비절곡부를 기준으로 80도 내지 180도로 절곡될 수 있다. The bent portion 12-1 may be bent at an angle of 80 to 180 degrees based on the non-bent portion of the sealing portion.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 절곡부(12-1)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 실링부를 접어서 2겹 이상으로 포갠 부분을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the bent portion 12-1, as shown in Figure 8, may include a portion folded in two or more layers by folding the sealing portion.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 전극조립체(20)는 이 분야에 공지된 형태가 제한없이 사용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략한다. In one embodiment of the present invention, since the
상기 전극조립체(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 폴딩형 구조, 스택형 구조, 스택/폴딩형 구조 또는 라미네이션-스택형 구조를 가질 수 있다.As shown in FIG. 1, the
또한, 상기 전지케이스(10)는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트로 제조되며, 전극조립체 수납부 및 실링부를 포함하는 파우치형 케이스일 수 있다. In addition, the
상기 전지케이스(10)는 1 단위의 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 절곡부를 중심으로 전극조립체 수납부를 포함하는 케이스 본체부 및 전극조립체 수납부를 감싸도록 상기 케이스 본체에 결합되는 커버부가 형성될 수 있다. The
상기 라미네이트 시트의 절곡 부위에 대향하는 부위에 전극조립체로부터 돌출되어 있는 전극탭과 전극리드가 결합된 구조의 전극단자들이 위치하는 테라스부가 위치할 수 있으며, 상기 테라스부의 양측 단부들에 각각 인접하는 측면 실링부가 위치할 수 있다. 상기 측면 실링부에는 절곡부가 형성될 수 있다. A terrace portion in which electrode terminals having a structure in which an electrode tab protruding from the electrode assembly and an electrode lead are combined may be positioned at a portion opposite to the bent portion of the laminate sheet, and side surfaces respectively adjacent to both ends of the terrace portion are positioned. A sealing unit may be located. A bent portion may be formed on the side sealing portion.
실시예 1: 절연코팅용 필름의 제조Example 1: Preparation of film for insulation coating
폴리우레탄 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자로 알루미늄/카본 복합체(입경 0.1um)를 1:9의 중량비로 아세톤 용매에 첨가하여 절연코팅용 열발산 조성물을 제조하였다.A heat dissipating composition for insulation coating was prepared by adding a polyurethane binder and an aluminum/carbon composite (particle size: 0.1 μm) with heat dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W/(mk) or more in a weight ratio of 1:9 to an acetone solvent.
또한, 폴리우레탄 바인더를 아세톤 용매에 첨가하여 절연코팅용 바인더 조성물을 제조하였다.In addition, a binder composition for insulating coating was prepared by adding a polyurethane binder to an acetone solvent.
상기 절연코팅용 열발산 조성물을 기재에 도포하고 경화시켜 제1 코팅층을 형성하였다.The heat dissipating composition for insulating coating was applied to a substrate and cured to form a first coating layer.
다음으로, 상기 제1 코팅층 상부면을 도 5에 도시된 절연코팅용 필름의 형태에 따라 구획하고, 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접합시킬 부분에는 상기 절연코팅용 바인더 조성물을 코팅하고, 나머지 부분에는 상기 절연코팅용 열발산 조성물을 코팅하여 경화시켜서 도 4에 도시된 바와 같은 절연코팅용 필름을 제조하였다.Next, the upper surface of the first coating layer is partitioned according to the shape of the film for insulation coating shown in FIG. 5, the portion to be bonded to the outer surface of the electrode assembly housing wall is coated with the binder composition for insulation coating, and The portion was coated with the heat dissipating composition for insulation coating and cured to prepare a film for insulation coating as shown in FIG. 4 .
비교예 1: 절연코팅용 필름의 제조 Comparative Example 1: Preparation of film for insulation coating
상기 실시예 1에서 제조된 절연코팅용 열발산 조성물을 실시예 1에서 제조된 절연코팅용 필름과 동일한 두께로 도포하고, 경화시켜서 절연코팅용 필름을 제조하였다.The heat dissipating composition for insulating coating prepared in Example 1 was applied to the same thickness as the film for insulating coating prepared in Example 1, and cured to prepare a film for insulating coating.
실시예 2: 파우치형 이차전지의 실링부에 대한 절연층 형성Example 2: Formation of an insulating layer for the sealing portion of a pouch-type secondary battery
전극조립체가 수납된 파우치형 전지케이스의 실링부 중 전극조립체 수납부 쪽의 일부분을 남기고 나머지 부분을 전극조립체 수납부 방향으로 90도 절곡시켜서 절곡부를 형성하였다. 이후, 실시예 1에서 제조된 절연코팅용 필름을 절곡시킨 후, 열융착하여, 도 2에 도시된 바와 같이 절연 코팅층을 형성하였다. Of the sealing portion of the pouch-type battery case in which the electrode assembly is accommodated, a portion of the electrode assembly accommodating portion was left, and the remaining portion was bent at 90 degrees toward the electrode assembly accommodating portion to form a bent portion. Thereafter, the film for insulating coating prepared in Example 1 was bent and then heat-sealed to form an insulating coating layer as shown in FIG. 2 .
비교예 2:Comparative Example 2: 파우치형 이차전지의 실링부에 대한 절연층 형성Formation of an insulating layer for the sealing part of a pouch-type secondary battery
상기 제조예 1에서 제조된 절연코팅용 필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 절연 코팅층을 형성하였다.An insulating coating layer was formed in the same manner as in Example 2, except that the film for insulating coating prepared in Preparation Example 1 was used.
시험예 1: 절연 코팅층의 접착 성능 평가Test Example 1: Evaluation of adhesive performance of insulating coating layer
상기 실시예 2 및 비교예 2의 파우치형 이차전지를 65℃ 온도 하에서 보관하면서 절연 코팅층의 탈락여부를 확인하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.While storing the pouch-type secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 2 at a temperature of 65° C., whether or not the insulating coating layer was removed was checked, and the results are shown in Table 1 below.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in relation to the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover these modifications and variations insofar as they fall within the scope of the present invention.
10: 전지케이스
11: 전극조립체 수납부
12: 실링부
12-1: 절곡부
20: 전극조립체
30, 30': 절연 코팅층
30a, 30'a: 절연 코팅층의 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 대한 접합부
30b, 30'b: 절연 코팅층의 열발산 입자 구비부
32: 열발산 입자
34: 절연코팅용 필름
36: 절연코팅용 바(bar)
40: 전극리드
50: 전극탭
60: 리드 절연코팅부10: battery case 11: electrode assembly storage unit
12: sealing part 12-1: bending part
20:
30a, 30'a: junction of the insulating coating layer to the outer surface of the electrode assembly housing wall
30b, 30'b: Heat dissipating particle portion of the insulating coating layer
32: heat dissipating particles 34: film for insulation coating
36: bar for insulation coating
40: electrode lead 50: electrode tab
60: lead insulation coating part
Claims (12)
상기 수납부에 수용된 전극조립체;를 포함하며,
상기 실링부는 실링부를 전극조립체 수납부 방향으로 절곡시킨 절곡부를 포함하며,
상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면에는 절연 코팅층이 접합되며,
상기 절곡부의 내측면에 접합된 절연 코팅층의 외부면은 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접합되며,
상기 절연 코팅층은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부는 열발산 입자를 포함하지 않는 파우치형 이차전지.A pouch-type battery case including an electrode assembly accommodating portion and a sealing portion; and
An electrode assembly accommodated in the accommodating unit; includes,
The sealing part includes a bent part in which the sealing part is bent in the direction of the electrode assembly accommodating part,
An insulating coating layer is bonded to the inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating part of the bent part and to the end surface of the bent part forming the boundary between the inner and outer surfaces,
The outer surface of the insulating coating layer bonded to the inner surface of the bent portion is bonded to the outer surface of the electrode assembly housing wall,
The insulating coating layer includes a binder and heat dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W / (mk) or more, but the joint adhered to the outer surface of the electrode assembly housing wall does not contain heat dissipating particles. A pouch-type secondary battery.
상기 접합부는 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 1,
The joint portion has a thickness of 1 μm to 100 μm from the outer surface of the electrode assembly housing wall.
상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 1,
The pouch-type secondary battery, characterized in that the inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating portion of the bent portion, and the insulating coating layer of the end surface of the bent portion forming the boundary between the inner and outer surfaces are connected to each other.
상기 절곡부의 전극조립체 수납부 기준 내측면, 외측면, 및 상기 내측면과 외측면의 경계를 이루는 절곡부 단부면의 절연 코팅층은 절연코팅용 필름을 절곡시켜 접착시킨 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. According to claim 3,
The inner and outer surfaces of the electrode assembly accommodating part of the bent part, and the insulating coating layer of the end surface of the bent part forming the boundary between the inner and outer surfaces are a pouch-type secondary battery, characterized in that the insulating coating film is bent and adhered. .
상기 절연코팅용 필름의 접착은 열융착에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. According to claim 4,
The pouch-type secondary battery, characterized in that the adhesion of the insulating coating film is made by thermal fusion.
상기 실링부는 전극조립체 수납부의 상부면 또는 하부면과 평행한 방향으로 위치되는 테라스부를 더 포함하며,
상기 테라스부와 전극조립체 수납부 벽체 외부면 사이에 형성된 공간에 절연 코팅층이 더 적층되며,
상기 절연 코팅층은 바인더와 열전도도가 0.2 W/(mk) 이상인 열발산 입자를 포함하되, 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면에 접착된 접합부는 열발산 입자를 포함하지 않는 파우치형 이차전지.According to claim 1,
The sealing part further includes a terrace part positioned in a direction parallel to an upper surface or a lower surface of the electrode assembly accommodating part,
An insulating coating layer is further laminated in the space formed between the terrace portion and the outer surface of the electrode assembly accommodating portion wall,
The insulating coating layer includes a binder and heat dissipating particles having a thermal conductivity of 0.2 W / (mk) or more, but the joint adhered to the outer surface of the electrode assembly housing wall does not contain heat dissipating particles. A pouch-type secondary battery.
상기 접합부는 상기 전극 조립체 수납부 벽체의 외부면으로부터 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 6,
The joint portion has a thickness of 1 μm to 100 μm from the outer surface of the electrode assembly housing wall.
상기 절연 코팅층의 높이는 상기 전극조립체 수납부 벽체의 높이와 같거나 낮은 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 6,
A pouch-type secondary battery, characterized in that the height of the insulating coating layer is equal to or lower than the height of the electrode assembly housing wall.
상기 테라스부 선단에는 전극리드가 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 8,
Pouch-type secondary battery, characterized in that the electrode lead is located at the front end of the terrace portion.
상기 절연 코팅층 중 열발산 입자를 포함하는 부분은 10 내지 90 중량%의 바인더와 10 내지 90 중량%의 열발산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 1 or 6,
The pouch-type secondary battery, characterized in that the portion containing the heat dissipating particles of the insulating coating layer comprises 10 to 90% by weight of the binder and 10 to 90% by weight of the heat dissipating particles.
상기 열발산 입자는 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. According to claim 10,
The heat dissipating particles have an average particle diameter of 0.1 μm to 10 μm.
상기 절곡부는 실링부를 접어서 2겹 이상으로 포갠 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.According to claim 1,
The bent portion is a pouch-type secondary battery, characterized in that it comprises a portion folded in two or more layers by folding the sealing portion.
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KR102584179B1 (en) * | 2023-04-24 | 2023-10-05 | 한광현 | Laminate sheets applied to secondary battery pouches |
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-
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- 2022-07-18 KR KR1020220088456A patent/KR20230032880A/en unknown
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