KR102818309B1 - Gas venting device for secondary battery and secondary battery - Google Patents
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Abstract
이차전지용 가스 배출 장치 및 이차전지가 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체를 형성하고 내부에 빈 공간이 형성되는 몸체부와 상기 몸체부의 일 끝부에 구비되는 개폐부 사이에 구비되는 밀착부는 점착성을 갖는 재질을 포함할 수 있다.A gas discharge device for a secondary battery and a secondary battery are disclosed.
According to one aspect of the present invention, a sealing member provided between a body part forming a body and having a hollow space formed therein and an opening/closing member provided at one end of the body part may include a material having adhesive properties.
Description
본 발명은 이차전지용 가스 배출 장치 및 이차전지에 관한 것으로, 비상시 이차전지 내부의 가스를 배출할 수 있으면서 수분이 이차전지 내부에 유입되는 것을 방지할 수 있는 이차전지용 가스 배출 장치 및 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a gas discharge device for a secondary battery and a secondary battery, and more particularly, to a gas discharge device for a secondary battery and a secondary battery capable of discharging gas inside a secondary battery in an emergency while preventing moisture from entering the secondary battery.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 그 제조 방법 및 구조에 따라 파우치형, 각형, 원통형 등으로 분류될 수 있다. 이 중, 파우치형 이차전지는 시트 형태의 파우치 내에 전극 조립체가 수용된 구조를 갖는다. 이러한 파우치형 이차전지는 제조 방법의 간소성 및 단위 부피당 용량 등의 측면에서 다른 종류의 이차전지에 비해 장점이 있어 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.Secondary batteries capable of repeated charging and discharging can be classified into pouch-type, square-type, and cylindrical types depending on their manufacturing method and structure. Among these, pouch-type secondary batteries have a structure in which an electrode assembly is accommodated in a sheet-shaped pouch. Such pouch-type secondary batteries have advantages over other types of secondary batteries in terms of simplicity of manufacturing method and capacity per unit volume, and are widely used in various fields.
한편, 이차전지는 사용 과정에서 폭발 또는 화재가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 예를 들어, 이차전지의 비정상적인 작동으로 인해 이차전지 내부에 가스가 발생하는 경우 이차전지 내부의 압력이 상승하게 되는데, 이러한 가스를 외부로 배출하지 못하게 되면 이차전지가 폭발할 위험이 있다.On the other hand, secondary batteries have the problem that they can explode or catch fire during use. For example, if gas is generated inside the secondary battery due to abnormal operation of the secondary battery, the pressure inside the secondary battery increases, and if this gas cannot be released to the outside, there is a risk of the secondary battery exploding.
그러나, 종래 기술에 따르면, 다른 종류의 이차전지에 비해 파우치형 이차전지의 경우 이차전지의 안전성 확보를 위한 안전 부재가 제대로 구비되지 못한다는 문제점이 있었다.However, according to the prior art, there was a problem in that, compared to other types of secondary batteries, pouch-type secondary batteries were not properly equipped with safety features to ensure the safety of the secondary battery.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파우치형 이차전지 내부에서 가스가 발생하는 경우 그러한 가스를 신속하게 배출할 수 있는 구조를 갖는 이차전지를 제조하는 것이다.Therefore, the problem that the present invention seeks to solve is to manufacture a secondary battery having a structure capable of quickly discharging gas generated inside the pouch-type secondary battery.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 평상시 외부의 수분이 파우치형 이차전지 내부에 침투하는 것을 방지함으로써, 수분 침투에 따른 이차전지의 성능 저하를 방지하는 것이다.In addition, the problem that the present invention seeks to solve is to prevent external moisture from penetrating into the interior of a pouch-type secondary battery under normal circumstances, thereby preventing degradation of the secondary battery performance due to moisture penetration.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체를 형성하고 내부에 빈 공간이 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 일 끝부에 구비되는 개폐부; 및 상기 몸체부와 상기 개폐부 사이에 구비되고, 상기 몸체부와 상기 개폐부에 각각 밀착 구비되며 점착성을 갖는 재질을 포함하는 밀착부; 를 포함하고, 상기 몸체부의 내부 압력이 일정 값을 초과하는 경우 상기 몸체부와 상기 개폐부 간의 거리가 늘어남으로써, 상기 밀착부와 상기 몸체부 간의 밀착 또는 상기 밀착부와 상기 개폐부 간의 밀착이 해제되었다가, 상기 몸체부의 내부 압력이 일정 값 이하인 경우 상기 몸체부와 상기 개폐부 간의 거리가 줄어듦으로써, 상기 해제된 밀착이 복귀되는 가스 배출 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a gas discharge device is provided, including: a body part forming a body and having a hollow space formed therein; an opening/closing part provided at one end of the body part; and a sealing part provided between the body part and the opening/closing part, and provided in close contact with each of the body part and the opening/closing part and including a material having adhesiveness; wherein, when the internal pressure of the body part exceeds a certain value, the distance between the body part and the opening/closing part increases, so that the sealing between the sealing part and the body part or the sealing part between the sealing part and the opening/closing part is released, and when the internal pressure of the body part is lower than a certain value, the distance between the body part and the opening/closing part is reduced, so that the released sealing is restored.
상기 몸체부의 내부에 형성된 빈 공간은 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 연장되되 일정한 폭을 갖도록 형성될 수 있다.The empty space formed inside the above body part can be formed to extend along the length of the body part and have a constant width.
상기 밀착부는 상기 개폐부의 하면의 둘레 전체를 따라 구비될 수 있다.The above-mentioned sealing member may be provided along the entire circumference of the lower surface of the above-mentioned opening and closing member.
상기 밀착부는 상기 개폐부의 측면의 둘레 전체를 따라 구비될 수 있다.The above-mentioned sealing member may be provided along the entire circumference of the side surface of the above-mentioned opening and closing member.
상기 개폐부에는 외부 방향으로 볼록하게 돌출되는 곡면이 형성될 수 있다.The above opening and closing portion may be formed with a curved surface that protrudes convexly in an outward direction.
상기 몸체부의 외면에 형성되는 폴리머층; 을 더 포함할 수 있다.It may further include a polymer layer formed on the outer surface of the above body portion.
상기 폴리머층은 폴리 프로필렌을 포함할 수 있다.The above polymer layer may comprise polypropylene.
상기 몸체부는, 적어도 상기 몸체부의 외면을 형성하는 금속 영역; 을 포함하고, 상기 금속 영역의 표면에는 표면 처리층이 형성될 수 있다.The above body part includes a metal region forming at least an outer surface of the body part; and a surface treatment layer can be formed on a surface of the metal region.
상기 표면 처리층은, 크롬, 지르코늄 및 티타늄 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The above surface treatment layer may include one or more of chromium, zirconium, and titanium.
상기 밀착부는 체적 탄성을 가질 수 있다.The above-mentioned adhesive portion may have volume elasticity.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하며 시트 구조를 갖는 파우치; 및 상기 가스 배출 장치; 를 포함하고, 상기 파우치는 제1 시트 영역 및 제2 시트 영역을 포함하고, 상기 가스 배출 장치는 상기 제1 시트 영역의 일부와 상기 제2 시트 영역의 일부가 서로 부착되어 형성되는 실링부에 삽입되는 이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a secondary battery is provided, comprising: an electrode assembly; a pouch having a sheet structure and accommodating the electrode assembly; and the gas discharge device; wherein the pouch includes a first sheet area and a second sheet area, and the gas discharge device is inserted into a sealing portion formed by attaching a portion of the first sheet area and a portion of the second sheet area to each other.
상기 가스 배출 장치는, 상기 몸체부의 외면에 형성되는 폴리머층; 을 더 포함하고, 상기 폴리머층 중 적어도 일부는 상기 실링부 내에 구비될 수 있다.The above gas discharge device further includes a polymer layer formed on an outer surface of the body portion, and at least a portion of the polymer layer may be provided within the sealing portion.
상기 실링부로부터 외부 방향으로 돌출되며 서로 이격되어 있는 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드; 를 더 포함하고, 상기 가스 배출 장치는 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드 사이에 구비될 수 있다.The invention further includes a first electrode lead and a second electrode lead protruding outwardly from the sealing portion and spaced apart from each other; and the gas discharge device may be provided between the first electrode lead and the second electrode lead.
상기 제1 시트 영역 및 상기 제2 시트 영역은 각각 제1 층을 포함하는 다층 구조로 형성되고, 상기 실링부는 상기 제1 시트 영역의 상기 제1 층과 상기 제2 시트 영역의 상기 제1 층이 서로 부착되어 형성되고, 상기 제1 층과 상기 폴리머층은 서로 동일한 재질을 포함할 수 있다.The first sheet area and the second sheet area are each formed with a multilayer structure including a first layer, the sealing portion is formed by attaching the first layer of the first sheet area and the first layer of the second sheet area to each other, and the first layer and the polymer layer may include the same material.
상기 제1 층과 상기 폴리머층은 각각 폴리 프로필렌을 포함할 수 있다.The first layer and the polymer layer may each include polypropylene.
상기 밀착부는 부틸렌으로부터 유도된 고분자를 포함할 수 있다.The above-mentioned adhesive may include a polymer derived from butylene.
상기 밀착부는 수분 흡착제를 더 포함할 수 있다.The above-mentioned adhesive may further include a moisture absorbent.
본 발명에 따르면, 파우치형 이차전지 내부에서 가스가 발생하는 경우 그러한 가스를 신속하게 배출할 수 있는 구조를 갖는 이차전지를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a secondary battery having a structure capable of quickly discharging gas generated inside the pouch-type secondary battery.
또한, 본 발명에 따르면, 평상시 외부의 수분이 파우치형 이차전지 내부에 침투하는 것을 방지함으로써, 수분 침투에 따른 이차전지의 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, by preventing external moisture from penetrating into the interior of a pouch-type secondary battery under normal circumstances, it is possible to prevent performance degradation of the secondary battery due to moisture penetration.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 일 예에 따른 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 다른 예에 따른 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 이차전지의 파우치의 층상 구조를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 몸체부의 단면 구조를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명 및 비교예에 따라 제조된 가스 배출 장치가 탑재된 이차전지에 대한 실험예 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 1 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a secondary battery according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view illustrating the structure of a secondary battery according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a structure according to an example of a gas discharge device according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a structure according to another example of a gas discharge device according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view illustrating the layered structure of a pouch of a secondary battery according to the present invention.
Figure 9 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the body of a gas discharge device according to the present invention.
Figure 10 is a graph showing the results of an experimental example for a secondary battery equipped with a gas discharge device manufactured according to the present invention and a comparative example.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 가스 배출 장치 및 이차전지의 구조를 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure of a gas discharge device and a secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는 파우치형 이차전지일 수 있다.Meanwhile, the secondary battery according to the present invention may be a pouch-type secondary battery.
가스 배출 장치 및 이차전지Gas discharge device and secondary battery
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 사시도이다.Figure 1 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a secondary battery according to the present invention, and Figure 2 is a perspective view illustrating the structure of a secondary battery according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이차전지(10)는 전극과 분리막을 포함하는 전극 조립체(50) 및 전극 조립체(50)를 수용하는 파우치(60)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(50)의 두께 방향 단면은 전극과 분리막이 교대로 배치된 구조를 가질 수 있고, 파우치(60)는 시트 구조를 가질 수 있다. 파우치(60) 내에 수용될 수만 있다면 전극 조립체(50)는 특정한 종류에 제한되지 않는다.As illustrated in FIG. 1, the secondary battery (10) according to the present invention may include an electrode assembly (50) including electrodes and a separator, and a pouch (60) that accommodates the electrode assembly (50). The thickness-wise cross-section of the electrode assembly (50) may have a structure in which the electrodes and the separator are alternately arranged, and the pouch (60) may have a sheet structure. The electrode assembly (50) is not limited to a specific type as long as it can be accommodated in the pouch (60).
한편, 전극 조립체(50)는 전극 조립체(50)로부터 돌출된 전극탭(52, 54)을 포함할 수 있다. 도 1에는 전극 조립체(50)의 일 측면으로부터 제1 전극탭(52) 및 제2 전극탭(54)이 서로 나란하게 돌출된 모습이 도시되어 있다. 그러나, 이와 달리 제1 전극탭(52)과 제2 전극탭(54)은 각각 전극 조립체(50)의 일 측면과 타 측면으로부터 돌출될 수도 있다.Meanwhile, the electrode assembly (50) may include electrode tabs (52, 54) protruding from the electrode assembly (50). FIG. 1 illustrates a first electrode tab (52) and a second electrode tab (54) protruding parallel to each other from one side of the electrode assembly (50). However, in contrast, the first electrode tab (52) and the second electrode tab (54) may protrude from one side and the other side of the electrode assembly (50), respectively.
파우치(60)는 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64)을 포함할 수 있다. 제1 시트 영역(62)과 제2 시트 영역(64)은 파우치(60)가 절곡되는 영역인 절곡부(C)를 경계로 서로 맞닿아 있을 수 있다.The pouch (60) may include a first sheet area (62) and a second sheet area (64). The first sheet area (62) and the second sheet area (64) may be in contact with each other with a bending portion (C), which is an area where the pouch (60) is bent, as a boundary.
제1 시트 영역(62)과 제2 시트 영역(64)에는 각각 만입된 형상의 제1 만입부(62a) 및 제2 만입부(64a)가 형성될 수 있다. 제1 만입부(62a)와 제2 만입부(64a)에 의해 제1 시트 영역(62)과 제2 시트 영역(64)에는 각각 소정의 공간이 형성될 수 있는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전극 조립체(50)는 제1 만입부(62a)와 제2 만입부(64a)에 수용될 수 있다. 그러나, 이와 달리, 만입부는 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64) 중 어느 하나에만 형성되고, 나머지 시트 영역은 평평한 형상을 가질 수도 있다.A first indentation portion (62a) and a second indentation portion (64a) having an indented shape may be formed in the first sheet area (62) and the second sheet area (64), respectively. A predetermined space may be formed in the first sheet area (62) and the second sheet area (64) by the first indentation portion (62a) and the second indentation portion (64a), respectively, and as illustrated in FIGS. 1 and 2, the electrode assembly (50) may be accommodated in the first indentation portion (62a) and the second indentation portion (64a). However, alternatively, the indentation portion may be formed in only one of the first sheet area (62) and the second sheet area (64), and the remaining sheet areas may have a flat shape.
한편, 제1 시트 영역(62)의 일부와 제2 시트 영역(64)의 일부는 서로 부착됨으로써 실링부(66)가 형성될 수 있다. 실링부(66)는 이차전지(10)의 내부 공간을 이차전지(10)의 외부 공간으로부터 밀봉하는 구성일 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 실링부(66)는 제1 시트 영역(62)의 둘레 영역과 제2 시트 영역(64)의 둘레 영역이 서로 부착됨으로써 형성될 수 있다. 또는, 실링부(66)는 제1 시트 영역(62) 중 제1 만입부(62a)가 형성되는 영역을 제외한 영역과 제2 시트 영역(64) 중 제2 만입부(64a)가 형성되는 영역을 제외한 영역이 서로 부착됨으로써 형성될 수도 있다.Meanwhile, a sealing portion (66) may be formed by attaching a portion of the first sheet region (62) and a portion of the second sheet region (64) to each other. The sealing portion (66) may be configured to seal the internal space of the secondary battery (10) from the external space of the secondary battery (10). As illustrated in FIGS. 1 and 2, the sealing portion (66) may be formed by attaching the peripheral region of the first sheet region (62) and the peripheral region of the second sheet region (64) to each other. Alternatively, the sealing portion (66) may be formed by attaching an area of the first sheet region (62) excluding an area where the first indentation (62a) is formed to each other and an area of the second sheet region (64) excluding an area where the second indentation (64a) is formed to each other.
또한, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 이차전지(10)로부터 돌출된 전극 리드(70)를 포함할 수 있다. 전극 리드(70)는 전극 조립체(50)로부터 돌출된 제1 전극탭(52)과 연결되는 제1 전극 리드(72) 및 전극 조립체(50)로부터 돌출된 제2 전극탭(54)과 연결되는 제2 전극 리드(74)를 포함할 수 있다. 제1 전극탭 및 제2 전극탭의 경우와 유사하게, 도 1 및 도 2에는 제1 전극 리드(72)와 제2 전극 리드(74)가 이차전지(10)의 일 측면으로부터 서로 나란하게 돌출되되 서로 이격되어 있는 모습이 도시되어 있다. 그러나, 제1 전극 리드(72) 및 제2 전극 리드(74) 역시 각각 이차전지(10)의 일 측면과 타 측면으로부터 돌출될 수도 있다.In addition, the secondary battery (10) according to the present invention may include an electrode lead (70) protruding from the secondary battery (10). The electrode lead (70) may include a first electrode lead (72) connected to a first electrode tab (52) protruding from the electrode assembly (50) and a second electrode lead (74) connected to a second electrode tab (54) protruding from the electrode assembly (50). Similar to the case of the first electrode tab and the second electrode tab, FIGS. 1 and 2 illustrate the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74) protruding parallel to each other from one side of the secondary battery (10) but spaced apart from each other. However, the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74) may also protrude from one side and the other side of the secondary battery (10), respectively.
한편, 제1 전극 리드(72) 및 제2 전극 리드(74)는 이차전지(10)에 형성된 실링부(66)로부터 외부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 제1 전극 리드(72)와 제2 전극 리드(74)는 제1 시트 영역(62)과 제2 시트 영역(64)이 서로 부착되는 영역을 통해 외부 방향으로 돌출될 수 있다.Meanwhile, the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74) may protrude outwardly from the sealing portion (66) formed in the secondary battery (10). That is, the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74) may protrude outwardly through the region where the first sheet region (62) and the second sheet region (64) are attached to each other.
계속해서 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 전극 리드(70)가 돌출되는 영역에서 전극 리드(70)와 파우치(60) 사이에 구비되며 전극 리드(70)와 파우치(60)에 각각 부착되는 절연부(80)를 더 포함할 수 있다. 절연부(80)는 전기 절연성을 갖는 재질일 수 있다. 따라서, 절연부(80)는 전극 리드(70)로부터 파우치(60)를 통해, 또는, 파우치(60)로부터 전극 리드(70)를 통해 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.Continuing with reference to FIGS. 1 and 2, the secondary battery (10) according to the present invention may further include an insulating member (80) provided between the electrode lead (70) and the pouch (60) in the area where the electrode lead (70) protrudes and is attached to each of the electrode lead (70) and the pouch (60). The insulating member (80) may be a material having electrical insulation properties. Accordingly, the insulating member (80) may prevent current from flowing from the electrode lead (70) through the pouch (60), or from the pouch (60) through the electrode lead (70).
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 가스 배출 장치(100)를 더 포함할 수 있다. 가스 배출 장치(100)는 이차전지(10) 내부에 가스가 발생함으로써 이차전지(10) 내부의 압력이 상승하는 경우 이차전지(10) 내부의 가스를 외부로 배출하는 경로를 제공하는 구성일 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2, the secondary battery (10) according to the present invention may further include a gas discharge device (100). The gas discharge device (100) may be configured to provide a path for discharging gas inside the secondary battery (10) to the outside when the pressure inside the secondary battery (10) increases due to gas being generated inside the secondary battery (10).
도 3은 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 일 예에 따른 구조를 도시한 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view illustrating a structure according to an example of a gas discharge device according to the present invention.
본 발명에 따른 가스 배출 장치(100)는 가스 배출 장치의 몸체를 형성하는 몸체부(110) 및 몸체부(110)의 일 끝부에 구비되는 개폐부(120)를 포함할 수 있다.A gas discharge device (100) according to the present invention may include a body part (110) forming a body of the gas discharge device and an opening/closing part (120) provided at one end of the body part (110).
몸체부(110)의 내부에는 빈 공간(V)이 형성될 수 있다. 몸체부(110)의 내부에 형성된 빈 공간(V)은 몸체부(110)의 길이 방향을 따라 연장되되 일정한 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 빈 공간(V)은 일(1)자 형상을 가질 수 있다. 또한, 빈 공간(V)은 개폐부(120)가 구비되는 몸체부(110)의 일 끝부로부터 상기 일 끝부의 반대편에 형성된 몸체부(110)의 타 끝부까지 연장될 수 있다. 즉, 몸체부(110)의 빈 공간(V)은 몸체부(110) 전체를 관통하는 구성일 수 있다. 또한, 개폐부(120)는 몸체부(110)의 일 끝부에 밀착 구비됨으로써 빈 공간(V)을 밀봉하되, 몸체부(110)의 내부 압력에 따라 이동함으로써 몸체부(110)로부터 이격 가능한 구성일 수 있다.An empty space (V) may be formed inside the body part (110). The empty space (V) formed inside the body part (110) may be formed to extend along the longitudinal direction of the body part (110) and have a constant width. That is, the empty space (V) may have a shape of the letter I (I). In addition, the empty space (V) may extend from one end of the body part (110) where the opening/closing part (120) is provided to the other end of the body part (110) formed on the opposite end of the one end. In other words, the empty space (V) of the body part (110) may be configured to penetrate the entire body part (110). In addition, the opening/closing part (120) may be configured to seal the empty space (V) by being provided in close contact with one end of the body part (110), but may be configured to be separated from the body part (110) by moving according to the internal pressure of the body part (110).
가스 배출 장치(100)의 몸체부(110)에 형성된 빈 공간(V)은 이차전지(10) 내의 가스가 외부로 배출되는 경로일 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 가스의 생성으로 인해 이차전지(10) 내부의 압력이 증가함으로써 몸체부(110)의 내부 압력 또한 일정 값을 초과하는 경우, 몸체부(110)의 내부 압력에 의해 개폐부(120)가 몸체부(110)로부터 이격됨으로부터 몸체부(110)의 빈 공간(V)이 외부에 개방된다. 따라서, 몸체부(110)에 형성된 빈 공간(V)을 통해 가스가 외부로 배출될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 빈 공간(V)은 폭이 일정한 일자 형상을 가질 수 있으므로, 가스가 배출되는 경로가 최단 경로로 형성될 수 있다. 따라서, 이차전지(10) 내부의 가스가 가스 배출 장치(100)를 통해 외부에 신속하게 배출될 수 있을 뿐만 아니라, 가스 배출 장치(100)의 구성이 간소화될 수 있다.The empty space (V) formed in the body (110) of the gas discharge device (100) may be a path through which gas inside the secondary battery (10) is discharged to the outside. That is, according to the present invention, when the pressure inside the secondary battery (10) increases due to the generation of gas, and the internal pressure of the body (110) also exceeds a certain value, the opening/closing part (120) is separated from the body (110) by the internal pressure of the body (110), and thus the empty space (V) of the body (110) is opened to the outside. Accordingly, the gas may be discharged to the outside through the empty space (V) formed in the body (110). In particular, according to the present invention, since the empty space (V) may have a straight shape with a constant width, the path through which the gas is discharged may be formed as the shortest path. Accordingly, not only can the gas inside the secondary battery (10) be quickly discharged to the outside through the gas discharge device (100), but the configuration of the gas discharge device (100) can also be simplified.
한편, 가스의 배출로 인해 몸체부(110)의 내부 압력이 다시 일정 값 이하로 내려가는 경우 개폐부(120)가 다시 몸체부(110)에 밀착됨으로써 빈 공간(V)을 다시 밀봉하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 개폐부(120)는 가스 배출 장치(100)의 몸체부(110)의 내부 압력에 따라 몸체부(110)와의 밀착과 몸체부(110)로부터의 이격을 가역적으로 수행할 수 있는 구성일 수 있다. 한편, 몸체부(110)와 개폐부(120)는 각각 금속을 포함할 수 있다. 또한, 도면에 도시되어 있지 않지만, 개폐부(120)의 가역적인 움직임이 구현될 수 있도록 본 발명에 따른 가스 배출 장치(10)는 몸체부(110)의 내부 압력이 소정의 압력 이하인 경우 개폐부(120)가 몸체부(110)에 밀착될 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체를 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, when the internal pressure of the body part (110) drops below a certain value again due to the discharge of gas, the opening/closing part (120) is again brought into close contact with the body part (110), thereby resealing the empty space (V). That is, the opening/closing part (120) according to the present invention may be configured to reversibly perform close contact with the body part (110) and separation from the body part (110) depending on the internal pressure of the body part (110) of the gas discharge device (100). Meanwhile, the body part (110) and the opening/closing part (120) may each include metal. In addition, although not shown in the drawing, the gas discharge device (10) according to the present invention may further include an elastic body that provides a restoring force so that the opening/closing part (120) can be in close contact with the body part (110) when the internal pressure of the body part (110) is below a predetermined pressure so that the reversible movement of the opening/closing part (120) can be implemented.
계속해서 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 가스 배출 장치(100)는 몸체부(110)와 개폐부(120) 사이에 구비되고, 몸체부(110)와 개폐부(120)에 각각 밀착 구비되는 밀착부(130)를 더 포함할 수 있다.Continuing with reference to FIG. 3, the gas discharge device (100) according to the present invention may further include a sealing member (130) provided between the body part (110) and the opening/closing member (120) and provided in close contact with the body part (110) and the opening/closing member (120), respectively.
밀착부(130)는 점착성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이때, 본 명세서에 '점착'은 '접착'과 대비되는 개념으로서, '점착'은 소정의 압력이 가해진 상태에서 두 구성이 서로 맞닿는 경우 상기 소정의 압력에 의해 두 구성 간에 소정의 결합 강도를 형성(즉, pressure sensitive adhesive)하는 것을 의미하는 반면, '접착'은 두 구성 사이에 제3의 물질이 구비되고 제3의 물질에 의해 두 구성 간에 소정의 결합 강도가 형성되는 것을 의미한다는 점에서 차이가 있다. 또한, 점착은 소정의 결합 강도가 형성된 두 구성을 떼어 냈다가 다시 소정의 압력을 가하여 서로 맞닿게 하는 경우 다시 소정의 결합 강도를 형성할 수 있는 반면, 접착은 제3의 물질에 의해 두 구성이 접합된 이후에는 떼어내는 것이 현저하게 어려우며, 설사 두 구성을 서로 떼어낸 이후에는 이전의 결합 강도를 회복할 수 없다는 점에서 차이가 있다.The adhesive portion (130) may include a material having adhesiveness. At this time, in the present specification, 'adhesion' is a concept contrasting with 'adhesion', and 'adhesion' means that when two components come into contact with each other while a predetermined pressure is applied, a predetermined bonding strength is formed between the two components (i.e., a pressure sensitive adhesive), whereas 'adhesion' means that a third material is provided between the two components and a predetermined bonding strength is formed between the two components by the third material. In addition, adhesion means that when two components with a predetermined bonding strength are separated and then brought into contact with each other by applying a predetermined pressure again, the predetermined bonding strength can be formed again, whereas adhesion means that it is significantly difficult to separate the two components after they have been joined by the third material, and even if the two components are separated, the previous bonding strength cannot be restored.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 가스 배출 장치(100)의 몸체부(110)의 내부 압력에 따른 개폐부(120)의 움직임에 의해 가스의 배출이 조절된다. 그러나, 몸체부(110)와 개폐부(120) 간에 간격이 형성될 있는 본 발명에 따른 가스 배출 장치(100)의 특성상, 몸체부(110)와 개폐부(120) 사이 간격을 통해 외부의 수분이 가스 배출 장치(100)를 거쳐 이차전지(10)에 유입될 수 있다. 이러한 수분 유입은 이차전지(10)의 성능에 악영향을 끼치게 된다. 특히, 전술한 바와 같이 몸체부(110)와 개폐부(120)는 각각 금속을 포함할 수 있는데, 금속을 포함하는 몸체부(110)와 개폐부(120)가 직접 맞닿을 경우, 점착성이 없는 금속의 특성 상 몸체부(110)와 개폐부(120)가 서로 맞닿는 영역에서 밀봉성이 떨어져 수분이 가스 배출 장치(100)를 거쳐 이차전지(10)에 쉽게 유입될 수 있다.As described above, according to the present invention, gas discharge is controlled by the movement of the opening/closing part (120) according to the internal pressure of the body part (110) of the gas discharge device (100). However, due to the characteristic of the gas discharge device (100) according to the present invention that a gap is formed between the body part (110) and the opening/closing part (120), external moisture may flow into the secondary battery (10) through the gas discharge device (100) through the gap between the body part (110) and the opening/closing part (120). Such moisture inflow has a negative effect on the performance of the secondary battery (10). In particular, as described above, the body part (110) and the opening/closing part (120) may each include metal, and when the body part (110) and the opening/closing part (120) including metal are in direct contact, the sealing property is reduced in the area where the body part (110) and the opening/closing part (120) are in contact with each other due to the non-adhesive nature of the metal, and moisture may easily flow into the secondary battery (10) via the gas discharge device (100).
밀착부(130)는 상기 문제점을 해소하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 점착성을 갖는 밀착부(130)에 의해 몸체부(110)와 밀착부(130) 간의 밀착성이 향상되고, 개폐부(120)와 밀착부(130) 간의 밀착성이 향상되므로, 몸체부(110)와 개폐부(120) 사이 간격을 통해 외부의 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있다.The sealing portion (130) may be configured to solve the above problem. That is, according to the present invention, the sealing between the body portion (110) and the sealing portion (130) is improved by the sealing portion (130) having adhesiveness, and the sealing between the opening/closing portion (120) and the sealing portion (130) is improved, so that external moisture can be prevented from flowing in through the gap between the body portion (110) and the opening/closing portion (120).
따라서, 본 발명에 따르면, 이차전지(10)의 내부 압력이 상승함으로써 가스 배출 장치(100)의 몸체부(110)의 내부 압력이 일정 값을 초과하는 경우, 몸체부(110)와 개폐부(120) 간의 거리가 늘어남으로써, 밀착부(130)와 몸체부(110) 간의 밀착, 또는, 밀착부(130)와 개폐부(120) 간의 밀착이 해제될 수 있다. 이후, 몸체부(110)의 내부 압력이 일정 값 이하로 감소하는 경우 경우, 몸체부(110)와 개폐부(120) 간의 거리가 다시 줄어듦으로써 상기 해제된 밀착(즉, 밀착부(130)와 몸체부(110) 간의 밀착, 또는, 밀착부(130)와 개폐부(120) 간의 밀착)이 복구될 수 있다.Therefore, according to the present invention, when the internal pressure of the body part (110) of the gas discharge device (100) exceeds a certain value due to an increase in the internal pressure of the secondary battery (10), the distance between the body part (110) and the opening/closing part (120) increases, so that the adhesion between the sealing part (130) and the body part (110), or the adhesion between the sealing part (130) and the opening/closing part (120), can be released. Thereafter, when the internal pressure of the body part (110) decreases below a certain value, the distance between the body part (110) and the opening/closing part (120) decreases again, so that the released adhesion (i.e., the adhesion between the sealing part (130) and the body part (110), or the adhesion between the sealing part (130) and the opening/closing part (120)) can be restored.
한편, 본 발명의 일 예에 따르면, 밀착부(130)는 몸체부(110)에 부착될 수 있다. 이 경우, 몸체부(110)와 개폐부(120) 간의 거리가 늘어나면, 밀착부(130)와 몸체부(110) 간의 부착은 그대로 유지된 상태로 밀착부(130)와 개폐부(120) 간의 밀착이 해제될 수 있다. 반면, 본 발명의 다른 예에 따르면, 밀착부(130)는 개폐부(120)에 부착될 수도 있다. 이 경우, 몸체부(110)와 개폐부(120) 간의 거리가 늘어나면, 밀착부(130)와 개폐부(120) 간의 부착은 그대로 유지된 상태로 밀착부(130)와 몸체부(110) 간의 밀착이 해제될 수 있다. 또는, 본 발명의 또 다른 예에 따르면, 밀착부(130)는 몸체부(110) 또는 개폐부(120)에 부착되지 않은 상태로 구비될 수도 있다.Meanwhile, according to one example of the present invention, the sealing portion (130) may be attached to the body portion (110). In this case, when the distance between the body portion (110) and the opening/closing portion (120) increases, the adhesion between the sealing portion (130) and the opening/closing portion (120) may be released while the attachment between the sealing portion (130) and the body portion (110) is maintained as is. On the other hand, according to another example of the present invention, the sealing portion (130) may be attached to the opening/closing portion (120). In this case, when the distance between the body portion (110) and the opening/closing portion (120) increases, the adhesion between the sealing portion (130) and the body portion (110) may be released while the attachment between the sealing portion (130) and the opening/closing portion (120) is maintained as is. Alternatively, according to another example of the present invention, the sealing portion (130) may be provided without being attached to the body portion (110) or the opening/closing portion (120).
전술한 바와 같이, 밀착부(130)는 점착성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이때, 보다 바람직하게 밀착부(130)는 소정의 체적 탄성을 가질 수 있다. '체적 탄성'이란 어떤 구성에 외부로부터 힘이 가해졌을 때, 구성의 부피에 변화가 생겼다가 그러한 힘이 제거되었을 때 구성의 부피가 원 상태로 복귀하는 성질을 의미할 수 있다. 밀착부(130)가 소정의 체적 탄성을 갖는 경우, 밀착부(130)가 몸체부(110)와 밀착되는 영역, 그리고, 밀착부(130)가 개폐부(120)에 밀착되는 영역에서 밀착부(130)의 형상이 상기 영역들에 대응되게 변형될 수 있으므로 밀봉성이 향상되어 수분의 침투를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, the sealing portion (130) may include a material having adhesiveness. At this time, more preferably, the sealing portion (130) may have a predetermined volume elasticity. The term “volume elasticity” may refer to a property in which, when a force is applied from the outside to a certain configuration, the volume of the configuration changes and, when such force is removed, the volume of the configuration returns to its original state. When the sealing portion (130) has a predetermined volume elasticity, the shape of the sealing portion (130) in the area where the sealing portion (130) is in contact with the body portion (110) and the area where the sealing portion (130) is in contact with the opening/closing portion (120) may be deformed to correspond to the above areas, so that the sealing property is improved, and moisture penetration can be prevented more effectively.
또한, 예를 들어, 밀착부(130)는 부틸렌으로부터 유도된 고분자를 포함할 수 있다. '부틸렌으로부터 유도된 고분자'란 고분자의 중합 단위 중 하나 이상이 부틸렌으로부터 이루어진 것을 의미할 수 있다. 부틸렌으로부터 유도된 고분자의 경우 극성이 매우 낮고, 내부식성이 매우 강하기 때문에, 밀착부(130)가 부틸렌으로부터 유도된 고분자를 포함하는 경우 뛰어난 밀봉성 및 내구성을 발휘할 수 있다. 한편, 밀착부(130)는 경화성 올리고머를 더 포함할 수 있다.In addition, for example, the sealing portion (130) may include a polymer derived from butylene. The term 'polymer derived from butylene' may mean that at least one of the polymerization units of the polymer is made from butylene. Since the polymer derived from butylene has very low polarity and very strong corrosion resistance, when the sealing portion (130) includes the polymer derived from butylene, it may exhibit excellent sealing properties and durability. Meanwhile, the sealing portion (130) may further include a curable oligomer.
또한, 밀착부(130)는 수분 흡착제를 포함할 수도 있다. '수분 흡착제'는 외부로부터 유입되는 수분을 흡착 또는 제거할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 이때, 수분 흡착제는 외부로부터 유입되는 수분을 물리적 반응 또는 화학적 반응을 통해 흡착 또는 제거할 수 있다. 즉, 본 명세서에 기재된 수분 흡착제는 수분과의 화학적 반응을 통해 수분을 흡착하는 수분 반응성 흡착제 또는 물리적 반응을 통해 수분을 흡착하는 물리적 흡착제를 포함할 수 있다.In addition, the sealing member (130) may include a moisture absorbent. The 'moisture absorbent' may mean a material capable of absorbing or removing moisture introduced from the outside. At this time, the moisture absorbent may absorb or remove moisture introduced from the outside through a physical reaction or a chemical reaction. That is, the moisture absorbent described in this specification may include a moisture-reactive absorbent that absorbs moisture through a chemical reaction with moisture or a physical absorbent that absorbs moisture through a physical reaction.
또한, 밀착부(130)는 무기 필러를 더 포함할 수도 있다. 밀착부(130)가 무기 필러를 포함하는 경우, 무기 필러의 구조에 의해 수분의 이동 경로가 길게 형성되므로 가스 배출 장치(100) 또는 이차전지(10)에 수분이 침투하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 밀착부(130)가 수분 흡착제와 무기 필러를 함께 포함하는 경우, 무기 필러에 의해 형성된 이동 경로를 통해 수분이 이동하는 동안 수분 흡착제에 의해 수분이 흡착될 수 있으므로, 수분 침투의 억제가 극대화될 수 있다.In addition, the sealing member (130) may further include an inorganic filler. When the sealing member (130) includes an inorganic filler, a long path for moisture movement is formed by the structure of the inorganic filler, so that moisture can be suppressed from penetrating into the gas discharge device (100) or the secondary battery (10). In particular, when the sealing member (130) includes both a moisture adsorbent and an inorganic filler, moisture can be adsorbed by the moisture adsorbent while moving through the path formed by the inorganic filler, so that the suppression of moisture penetration can be maximized.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(10)에서 가스 배출 장치(100)의 개폐부(120)는 외부에 노출되어 있을 수 있다. 이때, 개폐부(120)에는 외부 방향으로 볼록하게 돌출되는 곡면이 형성될 수 있다. 개폐부(120)에 곡면이 형성되는 경우, 외부에 노출된 개폐부(120)에 의해 이차전지(10) 외부의 다른 구성들이 손상되는 문제를 방지할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 to 3, the opening/closing part (120) of the gas discharge device (100) in the secondary battery (10) according to the present invention may be exposed to the outside. At this time, the opening/closing part (120) may have a curved surface that protrudes convexly in the outward direction. When the opening/closing part (120) has a curved surface formed, it is possible to prevent other external components of the secondary battery (10) from being damaged by the opening/closing part (120) exposed to the outside.
또한, 가스 배출 장치(100)는 실링부(66)의 내측에 삽입될 수 있다. 또한, 가스 배출 장치(100)는 제1 전극 리드(72)와 제2 전극 리드(74) 사이에 구비될 수 있다.Additionally, the gas discharge device (100) may be inserted into the inside of the sealing portion (66). Additionally, the gas discharge device (100) may be provided between the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74).
이차전지(10)는 사용 과정에서 열이 발생하는데, 그 중에서도 전류가 흐르는 폭이 감소함으로써 저항이 증가하는 전극 리드 주변에서 열이 많이 발생한다. 따라서, 가스 역시 전극 리드 주변에서 상대적으로 많이 발생한다. 본 발명에 따르면, 가스 배출 장치(100)가 제1 전극 리드(72)와 제2 전극 리드(74) 사이에 구비되므로, 가스가 상대적으로 많이 발생하는 영역(즉, 전극 리드와 인접한 영역)에 존재하는 가스를 신속하게 배출할 수 있다.The secondary battery (10) generates heat during use, and among these, a lot of heat is generated around the electrode leads where the resistance increases as the width of the current flow decreases. Accordingly, gas is also generated relatively more around the electrode leads. According to the present invention, since a gas discharge device (100) is provided between the first electrode lead (72) and the second electrode lead (74), gas existing in an area where gas is generated relatively more (i.e., an area adjacent to the electrode leads) can be quickly discharged.
도 4는 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 변형예에 따른 구조를 도시한 사시도이다.Figure 4 is a perspective view illustrating a structure according to a modified example of a gas discharge device according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배출 장치(100)는 몸체부(110)의 외면에 형성되는 폴리머층(140)를 더 포함할 수 있다. 이때, 도 2를 함께 참조하면, 폴리머층(140)이 형성되는 영역은 가스 배출 장치(100)가 이차전지(10)의 실링부(66)의 내측에 삽입될 때 실링부(66)와 맞닿는 영역을 포함할 수 있다. 즉, 폴리머층(140) 중 적어도 일부는 실링부(66) 내에 구비될 수 있다. 예를 들어, 폴리머층(140)은 폴리 프로필렌을 포함할 수 있고, 폴리머층(40)은 폴리 프로필렌일 수도 있다. 후술할 바와 같이 폴리머층(40)는 가스 배출 장치(100)와 실링부(66) 간의 융착성을 향상시키기 위해 구비될 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the gas discharge device (100) according to the present invention may further include a polymer layer (140) formed on the outer surface of the body portion (110). At this time, referring to FIG. 2 together, the region where the polymer layer (140) is formed may include a region that comes into contact with the sealing portion (66) when the gas discharge device (100) is inserted into the inner side of the sealing portion (66) of the secondary battery (10). That is, at least a portion of the polymer layer (140) may be provided within the sealing portion (66). For example, the polymer layer (140) may include polypropylene, and the polymer layer (40) may be polypropylene. As described below, the polymer layer (40) may be provided to improve the fusion property between the gas discharge device (100) and the sealing portion (66).
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 배출 장치의 상부 구조를 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the upper structure of a gas discharge device according to a third embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 밀착부(130)는 개폐부(120)의 하면의 둘레 전체를 따라 구비되되, 밀착부(130)의 일부 영역은 개폐부(120)의 측면의 둘레로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 밀착부(130)는 개폐부(120)의 측면의 둘레 전체를 따라 구비되되, 밀착부(130)의 일부 영역은 개폐부(120)의 하면으로부터 하방으로 돌출될 수 있다. 또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 밀착부(130)는 개폐부(120)의 하면의 둘레 전체 및 측면의 둘레 전체를 따라 구비될 수도 있다.As illustrated in FIG. 5, according to the first embodiment of the present invention, the sealing portion (130) is provided along the entire perimeter of the lower surface of the opening/closing portion (120), but a portion of the sealing portion (130) may protrude outward from the perimeter of the side surface of the opening/closing portion (120). However, as illustrated in FIG. 6, according to the second embodiment of the present invention, the sealing portion (130) is provided along the entire perimeter of the side surface of the opening/closing portion (120), but a portion of the sealing portion (130) may protrude downward from the lower surface of the opening/closing portion (120). Alternatively, as illustrated in FIG. 7, according to the third embodiment of the present invention, the sealing portion (130) may be provided along the entire perimeter of the lower surface and the entire perimeter of the side surface of the opening/closing portion (120).
도 8은 본 발명에 따른 이차전지의 파우치의 층상 구조를 도시한 단면도이다.Figure 8 is a cross-sectional view illustrating the layered structure of a pouch of a secondary battery according to the present invention.
전술한 바와 같이, 이차전지(10, 도 1 및 도 2 참조)의 파우치(60)는 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64)을 포함할 수 있다. 이때, 파우치(60)는 서로 다른 재질을 갖는 영역이 순차적으로 적층되는 다층 구조를 가질 수 있다.As described above, the pouch (60) of the secondary battery (10, see FIGS. 1 and 2) may include a first sheet region (62) and a second sheet region (64). At this time, the pouch (60) may have a multilayer structure in which regions having different materials are sequentially laminated.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64)은 각각 제1 층(L1), 제2 층(L2) 및 제3 층(L3)을 포함할 수 있다. 제1 층(L1)은 실란트 층(sealant layer)일 수 있고, 제2 층(L2)은 가스 배리어 층(gas barrier layer)일 수 있고, 제3 층(L3)은 표면 보호 층(surface protection layer)일 수 있다.As illustrated in FIG. 8, the first sheet region (62) and the second sheet region (64) may each include a first layer (L1), a second layer (L2), and a third layer (L3). The first layer (L1) may be a sealant layer, the second layer (L2) may be a gas barrier layer, and the third layer (L3) may be a surface protection layer.
표면 보호 층은 외부로부터의 충격 등으로부터 이차전지를 보호하면서, 이차전지 내 전극 조립체를 외부로부터 전기적으로 절연하는 구성일 수 있다. 표면 보호 층, 즉, 제3 층(L3)은 폴리머를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는, 내마모성 및 내열성이 우수한 나일론(Nylon) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.The surface protection layer may be configured to protect the secondary battery from external impacts, etc., while electrically insulating the electrode assembly within the secondary battery from the outside. The surface protection layer, i.e., the third layer (L3), may include a polymer, and more specifically, may include nylon or polyethylene terephthalate (PET) having excellent wear resistance and heat resistance.
가스 배리어 층은 파우치(60)의 기계적 강성을 확보하면서 외부의 수분 등의 유입을 차단하며, 전해액의 누수를 방지하는 구성일 수 있다. 가스 배리어 층, 즉, 제2 층(L2)은 금속을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 알루미늄 박막일 수 있다.The gas barrier layer may be configured to secure the mechanical rigidity of the pouch (60) while blocking the inflow of external moisture, etc. and preventing leakage of the electrolyte. The gas barrier layer, i.e., the second layer (L2), may include a metal, and more specifically, may be an aluminum thin film.
또한, 실란트 층은 전극 조립체와 직접 접촉하는 구성일 수 있으며, 실란트 층끼리 부착되어 실링부를 형성할 수 있다.Additionally, the sealant layer may be configured to be in direct contact with the electrode assembly, and the sealant layers may be attached to each other to form a sealing portion.
이때, 제1 시트 영역(62)의 제1 층(L1)과 제2 시트 영역(64)의 제1 층(L1)은 서로 마주보도록 구비될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지의 실링부(66, 도 1 및 도 2 참조)는 제1 시트 영역(62)의 제1 층(L1)과 제2 시트 영역(64)의 제1 층(L1)이 서로 부착됨으로써 형성될 수 있다.At this time, the first layer (L1) of the first sheet area (62) and the first layer (L1) of the second sheet area (64) may be provided to face each other. Accordingly, the sealing portion (66, see FIGS. 1 and 2) of the secondary battery according to the present invention may be formed by attaching the first layer (L1) of the first sheet area (62) and the first layer (L1) of the second sheet area (64) to each other.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배출 장치는 실링부의 내측에 삽입될 수 있다. 따라서, 가스 배출 장치는 제1 시트 영역(62)과 제2 시트 영역(64) 중에서도 제1 층(L1)과 맞닿을 수 있다. 이때, 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64)의 제1 층(L1)과 가스 배출 장치의 폴리머층 간의 융착성이 향상될 수 있도록, 제1 시트 영역(62) 및 제2 시트 영역(64)의 제1 층(L1)은 가스 배출 장치의 폴리머층과 서로 동일한 재질을 포함할 수 있다. 이때, 폴리머층은 폴리 프로필렌을 포함할 수 있으므로, 제1 층(L1) 역시 폴리 프로필렌을 포함할 수 있다. 또한, 폴리머층(40)은 폴리 프로필렌일 수 있으므로, 제1 층(L1) 역시 폴리 프로필렌일 수 있다.Meanwhile, as described above, the gas discharge device according to the present invention can be inserted into the inner side of the sealing portion. Accordingly, the gas discharge device can be in contact with the first layer (L1) among the first sheet area (62) and the second sheet area (64). At this time, in order to improve the fusion property between the first layer (L1) of the first sheet area (62) and the second sheet area (64) and the polymer layer of the gas discharge device, the first layer (L1) of the first sheet area (62) and the second sheet area (64) can include the same material as the polymer layer of the gas discharge device. At this time, since the polymer layer can include polypropylene, the first layer (L1) can also include polypropylene. In addition, since the polymer layer (40) can be polypropylene, the first layer (L1) can also be polypropylene.
폴리 프로필렌은 인장 강도, 강성, 표면 경도, 내마모성 및 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나므로, 전극 조립체와 직접 접촉하는 제1 층(L1)의 구성 재질로 적합할 수 있다.Polypropylene has excellent mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, wear resistance, and heat resistance, and chemical properties such as corrosion resistance, and therefore can be suitable as a constituent material of the first layer (L1) that comes into direct contact with the electrode assembly.
도 9는 본 발명에 따른 가스 배출 장치의 몸체부의 단면 구조를 도시한 단면도이다.Figure 9 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the body of a gas discharge device according to the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 가스 배출 장치의 몸체부(110)는 적어도 몸체부(110)의 외면을 형성하는 금속 영역(112)을 포함할 수 있는데, 이 때, 금속 영역(112)의 표면에는 표면 처리층(114)이 형성될 수 있다. 표면 처리층(114)은 금속 영역(112)의 표면에 화학 처리를 함으로써 형성될 수 있다. 표면 처리층(114)은 금속 영역(112)의 표면을 아노다이징 처리, 화성 피막 처리, 또는 전기 도금 처리함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면 처리층(114)은 화성 피막 처리의 일종인 크로메이트 처리에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 표면 처리층(114)은 크롬을 포함할 수 있다. 또는, 표면 처리층(114)은 지르코늄 또는 티타늄을 포함할 수도 있다. 몸체부(110)의 금속 영역(112)의 표면에 형성되는 표면 처리층(114)은, 몸체부(110)의 외면에 폴리머층(140, 도 4 참조)이 원활하게 융착되기 위해 형성되는 구성일 수 있다.As illustrated in FIG. 9, the body (110) of the gas discharge device may include at least a metal region (112) forming an outer surface of the body (110), and at this time, a surface treatment layer (114) may be formed on the surface of the metal region (112). The surface treatment layer (114) may be formed by chemically treating the surface of the metal region (112). The surface treatment layer (114) may be formed by anodizing, chemical film treatment, or electroplating on the surface of the metal region (112). For example, the surface treatment layer (114) may be formed by chromating, which is a type of chemical film treatment. Accordingly, the surface treatment layer (114) may include chromium. Alternatively, the surface treatment layer (114) may include zirconium or titanium. The surface treatment layer (114) formed on the surface of the metal area (112) of the body part (110) may be configured to be formed so that a polymer layer (140, see FIG. 4) can be smoothly fused to the outer surface of the body part (110).
실시예 1Example 1
실시예 1에 따라 가스 배출 장치를 제조하는 방법은 다음과 같다.A method for manufacturing a gas discharge device according to Example 1 is as follows.
염화벤잘코늄 50g, 황산(H2SO4) 100g 및 증류수 1L을 혼합한 용액에, 알루미늄(Al)으로 제조된 직경 5 mm, 높이 10 mm인 몸체부를, 섭씨 45도의 온도 조건 하에서 30초 동안 침지시켜 탈지하였다. 그리고 섭씨 25도의 증류수로 15초간 1차 수세한 후, 황산(H2SO4) 200ml, 불화암모늄(NH4F) 200ml, Hexamine(C6H12N4) 200ml 및 증류수 1L을 혼합한 용액에, 상기 몸체부를 섭씨 35도의 온도 조건 하에서 50초 동안 침지시켜 에칭하였다. 그리고 섭씨 25도의 증류수로 15초간 2차 수세한 후, 무수크롬산(CrO3) 5%, 봉불산(HBF4) 0.7%, 지르코불화수소산(Hexafluorozirconic acid, H2ZrF6) 4.3% 및 H2O(90%)을 혼합한 용액에, 상기 몸체부를 섭씨 30도의 온도 조건 하에서 1분 동안 침지시켜 표면 처리(크로메이트 처리)하여 몸체부의 표면에 표면 처리층을 형성하였다. 그리고 섭씨 25도의 증류수로 10초간 및 섭씨 45도의 증류수로 5초간 3차 수세한 후, 섭씨 85도의 온도 조건 하에서 20초, 섭씨 135도 온도 조건 하에서 15초간 건조를 하였다.A body made of aluminum (Al), having a diameter of 5 mm and a height of 10 mm, was degreased by immersing it in a solution containing 50 g of benzalkonium chloride, 100 g of sulfuric acid (H2SO4), and 1 L of distilled water for 30 seconds at a temperature of 45 degrees Celsius. Then, after a first rinse with distilled water at 25 degrees Celsius for 15 seconds, the body was etched by immersing it in a solution containing 200 ml of sulfuric acid (H2SO4), 200 ml of ammonium fluoride (NH4F), 200 ml of hexane (C6H12N4), and 1 L of distilled water for 50 seconds at a temperature of 35 degrees Celsius. And after a second washing with distilled water at 25°C for 15 seconds, the body part was surface treated (chromate treated) by immersing it in a solution containing 5% chromic anhydride (CrO3), 0.7% hydrofluoric acid (HBF4), 4.3% hexafluorozirconic acid (H2ZrF6), and H2O (90%) at 30°C for 1 minute. Then, a surface treatment layer was formed on the surface of the body part. And after a third washing with distilled water at 25°C for 10 seconds and distilled water at 45°C for 5 seconds, it was dried at 85°C for 20 seconds and at 135°C for 15 seconds.
그 후에, 섭씨 120도의 온도 조건 하에서, 0.2 MPa 압력을 0.6 초간 인가하여 폴리프로필렌(PP)으로 제조된 100 μm 두께의 폴리머층을 가접하였다. 그리고, 섭씨 160도의 온도 조건 하에서, 0.2 MPa의 압력을 3 초간 인가하여 1회차 융착을 수행하고, 섭씨 150도의 온도 조건 하에서, 0.2 MPa의 압력을 3 초간 인가하여 2회차 융착을 수행하였으며, 섭씨 220도의 온도 조건 하에서, 0.2 MPa의 압력을 3 초간 인가하여 3회차 융착을 수행함으로써 가스 배출 장치의 몸체부를 제조하였다.Thereafter, a 100 μm thick polymer layer made of polypropylene (PP) was welded under a temperature condition of 120 degrees Celsius by applying a pressure of 0.2 MPa for 0.6 seconds. Then, under a temperature condition of 160 degrees Celsius, a first fusion was performed by applying a pressure of 0.2 MPa for 3 seconds, under a temperature condition of 150 degrees Celsius, a second fusion was performed by applying a pressure of 0.2 MPa for 3 seconds, and under a temperature condition of 220 degrees Celsius, a third fusion was performed by applying a pressure of 0.2 MPa for 3 seconds, thereby manufacturing the body of the gas exhaust device.
이후 몸체부에 개폐부 및 밀착부를 조립하여 가스 배출 장치를 제조하였다. 이때, 밀착부는 몸체부에 접착되도록 하여 몸체부의 내부 압력이 상승하는 경우 개폐부가 밀착부로부터 이격됨으로써 개폐부와 밀착부 간의 밀착이 해제될 수 있는 구조를 갖도록 제조되었다. 한편, 개폐부는 지르코늄으로 제조되었으며, 밀착부는 부틸렌으로부터 유도된 고분자 및 경화성 올리고머가 포함된 조성물로 제조되었다.Thereafter, a gas discharge device was manufactured by assembling an opening/closing part and a sealing part to the body part. At this time, the sealing part was manufactured to have a structure in which the sealing part can be separated from the sealing part when the internal pressure of the body part increases by being adhered to the body part, thereby releasing the seal between the opening/closing part and the sealing part. Meanwhile, the opening/closing part was manufactured from zirconium, and the sealing part was manufactured from a composition containing a polymer derived from butylene and a curable oligomer.
실시예 2Example 2
표면처리 하는 단계에서, 3H2ZrF6, 4H3PO4, 및 Resin Binder를 혼합한 용액에, 상기 바디를 침지시켜 표면처리(비크로메이트 처리)한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 가스 배출 장치를 제조하였다.A gas discharge device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that in the surface treatment step, the body was immersed in a solution mixed with 3H 2 ZrF 6, 4H 3 PO 4 , and Resin Binder to perform surface treatment (non-chromate treatment).
비교예Comparative example
밀착부가 구비되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가스 배출 장치를 제조하였다.A gas discharge device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the sealing member was not provided.
실험예Experimental example
실시예 1 및 비교예에 따라 제조된 가스 배출 장치를 파우치형 이차전지의 파우치의 실링부의 내측에 삽입 및 부착하였다. 이후에, 챔버 내에 8주간 보관한 후 1주, 2주, 4주 및 8주 후의 HF 기체의 농도를 측정하였다.The gas discharge device manufactured according to Example 1 and Comparative Example was inserted and attached to the inside of the sealing portion of the pouch of the pouch-type secondary battery. Thereafter, after storing it in the chamber for 8 weeks, the concentration of HF gas was measured after 1 week, 2 weeks, 4 weeks, and 8 weeks.
가스 배출 장치가 실링부의 내측에 삽입 및 부착될 때 섭씨 160도, 0.075Mpa 및 2.5초의 조건 하에서 실링되었다. 한편, 이차전지가 보관된 챔버의 내부 공간은 섭씨 60도 및 90%의 상대 습도를 유지하였다.When the gas discharge device was inserted and attached to the inside of the sealing portion, sealing was performed under the conditions of 160 degrees Celsius, 0.075 MPa, and 2.5 seconds. Meanwhile, the internal space of the chamber where the secondary battery was stored was maintained at 60 degrees Celsius and 90% relative humidity.
HF 기체의 농도 측정 방법은 다음과 같다. 파우치형 이차전지의 파우치에 관통홀을 형성하여 전해액을 추출한다. 이후에, NaOH를 적정액으로 이용한 산/염기 적정법을 통하여 HF 기체의 농도를 측정하였다The method for measuring the concentration of HF gas is as follows. A through hole is formed in the pouch of the pouch-type secondary battery to extract the electrolyte. Afterwards, the concentration of HF gas is measured through the acid/base titration method using NaOH as a titrant.
HF 기체가 발생하는 원리는 다음과 같다. 외부에 존재하던 수분이 파우치형 이차전지의 파우치 내에 유입되면 이차전지 내에 존재하던 전해액 중 LiPF6가 수분(H2O)과 만나 HF 기체가 생성된다. 따라서, HF 기체의 농도가 높을수록 수분이 이차전지 내에 많이 침투하였다고 볼 수 있다.The principle of HF gas generation is as follows. When moisture existing outside enters the pouch of a pouch-type secondary battery, LiPF 6 in the electrolyte existing inside the secondary battery meets moisture (H 2 O) to generate HF gas. Therefore, the higher the concentration of HF gas, the more moisture has penetrated into the secondary battery.
HF 기체의 농도에 대한 측정 값 결과는 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 비교예에 따라 제조된 가스 배출 장치의 경우 시간이 지남에 따라 HF 기체의 농도가 급격하게 증가하였음을 확인할 수 있다. 일 예로, 8주가 지난 후에는 HF 기체의 농도가 4000ppm까지 증가하였음을 확인할 수 있다.The results of the measurement values for the concentration of HF gas are shown in Fig. 10. As shown in Fig. 10, it can be confirmed that the concentration of HF gas increases rapidly over time in the case of the gas discharge device manufactured according to the comparative example. For example, it can be confirmed that the concentration of HF gas increases to 4000 ppm after 8 weeks.
반면, 실시예 1에 따라 제조된 가스 배출 장치의 경우 시간이 지나더라도 HF 기체의 농도가 현저하게 낮음을 확인할 수 있다. 일 예로, 8주가 지난 후에도 HF 기체의 농도가 대략 500ppm에 불과함을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the gas discharge device manufactured according to Example 1, it can be confirmed that the concentration of HF gas is significantly low even after time has passed. For example, it can be confirmed that the concentration of HF gas is only about 500 ppm even after 8 weeks.
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 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various embodiments may be implemented within the scope equivalent to the technical idea of the present invention and the scope of the claims to be described below.
10 : 이차전지
50 : 전극 조립체
52 : 제1 전극탭
54 : 제2 전극탭
60 : 파우치
62 : 제1 시트 영역
62a : 제1 만입부
64 : 제2 시트 영역
64a : 제2 만입부
66 : 실링부
70 : 전극 리드
72 : 제1 전극 리드
74 : 제2 전극 리드
100 : 가스 배출 장치
110 : 몸체부
112 : 금속 영역
114 : 표면 처리층
120 : 개폐부
130 : 밀착부
140 : 폴리머층
C : 절곡부
V : 빈 공간
L1 : 제1 층
L2 : 제2 층
L3 : 제3 층10: Secondary battery
50 : Electrode assembly
52: 1st electrode tab
54: 2nd electrode tab
60 : Pouch
62: 1st sheet area
62a: 1st inlet
64: 2nd sheet area
64a: 2nd inlet
66 : Sealing part
70 : Electrode Lead
72: First electrode lead
74: Second electrode lead
100 : Gas discharge device
110 : Body
112 : Metal area
114 : Surface treatment layer
120 : Opening and closing part
130 : Adhesive
140 : Polymer layer
C: bend section
V: empty space
L1: 1st floor
L2: Second floor
L3: Third floor
Claims (17)
상기 몸체부의 일 끝부에 구비되는 개폐부; 및
상기 몸체부와 상기 개폐부 사이에 구비되고, 상기 몸체부와 상기 개폐부에 각각 밀착 구비되며 점착성을 갖는 재질을 포함하는 밀착부; 를 포함하고,
상기 몸체부의 내부 압력이 일정 값을 초과하는 경우 상기 몸체부와 상기 개폐부 간의 거리가 늘어남으로써, 상기 밀착부와 상기 몸체부 간의 밀착 또는 상기 밀착부와 상기 개폐부 간의 밀착이 해제되었다가,
상기 몸체부의 내부 압력이 일정 값 이하인 경우 상기 몸체부와 상기 개폐부 간의 거리가 줄어듦으로써, 상기 해제된 밀착이 복귀되고,
상기 밀착부는,
무기 필러 및 외부로부터 유입되는 수분을 흡착 또는 제거하도록 구비되는 수분 흡착제를 포함하는 가스 배출 장치.A body part that forms a body and has a hollow space formed inside;
An opening/closing portion provided at one end of the above body portion; and
A sealing part is provided between the body part and the opening/closing part, and is provided in close contact with each of the body part and the opening/closing part and includes a material having adhesiveness;
When the internal pressure of the body part exceeds a certain value, the distance between the body part and the opening/closing part increases, so that the close contact between the sealing part and the body part or the close contact between the sealing part and the opening/closing part is released.
When the internal pressure of the above body part is below a certain value, the distance between the above body part and the opening/closing part is reduced, thereby restoring the released seal.
The above-mentioned sealing part is,
A gas exhaust device comprising a weapon filler and a moisture absorbent provided to absorb or remove moisture flowing in from the outside.
상기 몸체부의 내부에 형성된 빈 공간은 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 연장되되 일정한 폭을 갖도록 형성되는 가스 배출 장치.In claim 1,
A gas discharge device in which a hollow space formed inside the body part is formed to extend along the length of the body part but have a constant width.
상기 밀착부는 상기 개폐부의 하면의 둘레 전체를 따라 구비되는 가스 배출 장치.In claim 1,
The above sealing member is a gas discharge device provided along the entire circumference of the lower surface of the above opening and closing member.
상기 밀착부는 상기 개폐부의 측면의 둘레 전체를 따라 구비되는 가스 배출 장치.In claim 1,
The above sealing member is a gas discharge device provided along the entire circumference of the side of the above opening/closing member.
상기 개폐부에는 외부 방향으로 볼록하게 돌출되는 곡면이 형성되는 가스 배출 장치.In claim 1,
A gas discharge device in which a curved surface that protrudes convexly in an outward direction is formed on the above opening and closing portion.
상기 몸체부의 외면에 형성되는 폴리머층; 을 더 포함하는 가스 배출 장치.In claim 1,
A gas discharge device further comprising a polymer layer formed on the outer surface of the body portion.
상기 폴리머층은 폴리 프로필렌을 포함하는 가스 배출 장치.In claim 6,
The above polymer layer is a gas discharge device comprising polypropylene.
상기 몸체부는,
적어도 상기 몸체부의 외면을 형성하는 금속 영역; 을 포함하고,
상기 금속 영역의 표면에는 표면 처리층이 형성되는 가스 배출 장치.In claim 1,
The above body part,
At least a metal region forming an outer surface of the body portion;
A gas discharge device in which a surface treatment layer is formed on the surface of the above metal area.
상기 표면 처리층은,
크롬, 지르코늄 및 티타늄 중 하나 이상을 포함하는 가스 배출 장치.In claim 8,
The above surface treatment layer is,
A gas exhaust device comprising one or more of chromium, zirconium and titanium.
상기 밀착부는 체적 탄성을 갖는 가스 배출 장치.In claim 1,
The above-mentioned sealing member is a gas discharge device having volume elasticity.
상기 전극 조립체를 수용하며 시트 구조를 갖는 파우치; 및
청구항 1에 따른 가스 배출 장치; 를 포함하고,
상기 파우치는 제1 시트 영역 및 제2 시트 영역을 포함하고,
상기 가스 배출 장치는 상기 제1 시트 영역의 일부와 상기 제2 시트 영역의 일부가 서로 부착되어 형성되는 실링부에 삽입되는 이차전지.electrode assembly;
A pouch having a sheet structure and accommodating the electrode assembly; and
A gas discharge device according to claim 1; comprising:
The above pouch includes a first sheet area and a second sheet area,
A secondary battery in which the gas discharge device is inserted into a sealing portion formed by attaching a portion of the first sheet area and a portion of the second sheet area to each other.
상기 가스 배출 장치는,
상기 몸체부의 외면에 형성되는 폴리머층; 을 더 포함하고,
상기 폴리머층 중 적어도 일부는 상기 실링부 내에 구비되는 이차전지.In claim 11,
The above gas discharge device,
Further comprising a polymer layer formed on the outer surface of the body portion;
A secondary battery wherein at least a portion of the polymer layer is provided within the sealing portion.
상기 실링부로부터 외부 방향으로 돌출되며 서로 이격되어 있는 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드; 를 더 포함하고,
상기 가스 배출 장치는 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드 사이에 구비되는 이차전지.In claim 11,
Further comprising first electrode leads and second electrode leads protruding outwardly from the sealing portion and spaced apart from each other;
A secondary battery wherein the gas discharge device is provided between the first electrode lead and the second electrode lead.
상기 제1 시트 영역 및 상기 제2 시트 영역은 각각 제1 층을 포함하는 다층 구조로 형성되고,
상기 실링부는 상기 제1 시트 영역의 상기 제1 층과 상기 제2 시트 영역의 상기 제1 층이 서로 부착되어 형성되고,
상기 제1 층과 상기 폴리머층은 서로 동일한 재질을 포함하는 이차전지.In claim 12,
The first sheet area and the second sheet area are each formed as a multilayer structure including a first layer,
The above sealing portion is formed by attaching the first layer of the first sheet area and the first layer of the second sheet area to each other,
A secondary battery wherein the first layer and the polymer layer comprise the same material.
상기 제1 층과 상기 폴리머층은 각각 폴리 프로필렌을 포함하는 이차전지.In claim 14,
A secondary battery, wherein the first layer and the polymer layer each contain polypropylene.
상기 밀착부는 부틸렌으로부터 유도된 고분자를 포함하는 이차전지.In claim 11,
The above-mentioned adhesive part is a secondary battery including a polymer derived from butylene.
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