KR20100016719A - Pouch type secondary battery having enhanced electrical insulation and wetting properties - Google Patents

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이한호
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Abstract

PURPOSE: A pouch type secondary battery is provided to suppress aluminum metal foil of a pouch case from being exposed by moisture through an insulating tape and to prevent delamination through pouch cross section and metal corrosion. CONSTITUTION: A pouch type secondary battery comprises an electrode assembly, a pouch type external material(80) accepting the electrode assembly, and an insulating tape(90) surrounding at least partial encapsulating part of an pouch-type exterior. The insulating tape is at least one kind selected from the group consisting of polyethylene, polyacetylene, PTFE, nylon, polyimide, polyethylene terephthalate and polypropylene.

Description

전기절연성과 수분침투성이 개선된 파우치형 이차전지{Pouch type secondary battery having enhanced electrical insulation and wetting properties}Pouch type secondary battery having enhanced electrical insulation and wetting properties

본 발명은 파우치형 외장재의 밀봉부에는 적어도 일부의 밀봉부를 감싸는 절연테이프를 포함하여 파우치 외장재의 알루미늄층의 노출이 차단되어 전기 절연 및 수분침투 특성이 향상된 파우치형 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a pouch type secondary battery in which the sealing portion of the pouch type exterior material includes an insulating tape covering at least a part of the sealing part to block the exposure of the aluminum layer of the pouch exterior material to improve electrical insulation and moisture permeation characteristics.

통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이차전지 등을 들 수 있다. Unlike primary batteries that are not normally rechargeable, rechargeable batteries that are capable of charging and discharging are being actively researched due to the development of advanced fields such as digital cameras, cellular phones, notebook computers, and hybrid cars. Examples of secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.

이 중에서, 리튬이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.Among these, lithium secondary battery is used as a power source for portable electronic devices with operating voltage of 3.6V or more, or used in high-power hybrid vehicles by connecting several in series, compared to nickel-cadmium battery or nickel-metal hydride battery. The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is also excellent and is being used rapidly.

소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 단위전지들을 사용함에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈을 사용한다.While small mobile devices use one or three or four unit cells per device, medium and large devices such as automobiles use a medium and large battery module electrically connecting a plurality of unit cells due to the need for high output and large capacity.

단위전지는 그 외형에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지로 분류되는데, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 형태의 변형이 용이하며 중량이 적고 제조비가 저렴한 파우치형 전지에 대한 수요가 높다.Unit cells are classified into cylindrical batteries, rectangular batteries, and pouch-type batteries according to their appearance, and among them, high demand for pouch-type batteries, which can be stacked with high integration, is easily deformed in form, and has low weight and low manufacturing cost.

일반적으로 파우치형 전지는 파우치 시트에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 내장하고, 상기 파우치 시트를 봉합하는 것으로 제조된다. 상기 파우치형 전지는 전극 집전체로부터 돌출된 다수의 전극 탭들을 전극리드에 용접하여 구성된 전극단자를 포함하고 있다. 단위전지로서 파우치형 전지를 사용하여 전지모듈을 구성할 때에는 그것의 전극단자들을 버스 바에 용접하여 전기적 연결을 이룬다.In general, a pouch-type battery is manufactured by embedding an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a pouch sheet, and sealing the pouch sheet. The pouch-type battery includes an electrode terminal configured by welding a plurality of electrode tabs protruding from an electrode current collector to an electrode lead. When a battery module is constructed using a pouch type battery as a unit cell, its electrode terminals are welded to a bus bar to form an electrical connection.

도 1에는 파우치형 전지를 사용하여 종래기술에 따라 전지모듈을 구성하는 과정의 일부 모식도가 도시되어 있다.Figure 1 shows a schematic diagram of a process of configuring a battery module according to the prior art using a pouch-type battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 전지(1)는 인접한 전지(1a)와 통전 가능하도록 버스 바(6)를 이용하여 양극단자(4)와 인접한 전지(1a)의 음극단자(5a)를 연결한다. 파우치형 전지(1)의 양극단자(4)는 양극 집전체(2)로부터 돌출된 양극 탭(3)에 용접되어 있는 양극리드로 구성되어 있다. 이러한 구조의 파우치형 전지(1)에서, 양극단자(4)는 양극 탭(3)에 용접된 양극리드와 동일한 의미를 가지므로, 이하에서는 전극단자를 전극리드로서 표현하기도 한다.Referring to FIG. 1, the pouch-type battery 1 connects the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5a of the battery 1a adjacent to each other by using a bus bar 6 so as to conduct electricity with the adjacent battery 1a. . The positive electrode terminal 4 of the pouch-type battery 1 is composed of a positive electrode lead welded to the positive electrode tab 3 protruding from the positive electrode current collector 2. In the pouch type battery 1 having such a structure, since the positive electrode terminal 4 has the same meaning as the positive electrode lead welded to the positive electrode tab 3, the electrode terminal is sometimes referred to as an electrode lead.

전지모듈의 제조를 위해서는 다수의 파우치형 전지들(1, 1a)을 전기적으로 연결하여야 하므로, 버스 바(6)를 양극단자(4)와 음극단자(5a)에 각각 용접하여 연결한다. 용접 방법에 의한 전기적 연결은 전극단자(4, 5a)와 버스 바(6) 간의 접촉 저항의 최소화라는 측면에서 바람직하다.In order to manufacture the battery module, a plurality of pouch-type batteries 1 and 1a must be electrically connected, so that the bus bar 6 is welded to the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5a, respectively. The electrical connection by the welding method is preferable in terms of minimizing the contact resistance between the electrode terminals 4 and 5a and the bus bar 6.

일반적으로 파우치형 전지(1)는 양극단자(4)의 소재로서 알루미늄을 사용하고, 음극단자(5a)의 소재로서 구리를 사용하며, 버스 바(6)는 주로 구리로 이루어져 있다. 그런데, 동일 소재 간의 용접에 비해 이종 소재들 간의 용접은 상대적으로 실패율이 높으며, 실패의 주요 요인은 용접에서 발생하는 열에 의해 전지 내부가 손상되거나, 용접 자체의 품질이 떨어지기 때문이다. 외부의 물방울 등이 파우치 단면으로 침투하여 상기 단자로 사용한 알루미늄이 부식되거나, 파우치의 delamination 을 야기하여 배터리 성능을 저하시키는 원인이 되고 있다. In general, the pouch type battery 1 uses aluminum as the material of the positive electrode terminal 4, copper as the material of the negative electrode terminal 5a, and the bus bar 6 is mainly made of copper. However, welding between different materials has a relatively high failure rate compared to welding between the same materials, and the main cause of failure is that the inside of the battery is damaged by the heat generated from the welding, or the quality of the welding itself is reduced. External water droplets or the like penetrate into the pouch end surface, causing the aluminum used as the terminal to corrode, causing delamination of the pouch, and degrading battery performance.

중대형 전지팩의 단위전지(배터리 셀)로는 니켈-수소 이차전지가 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 소형 전지팩에서와 마찬가지로 용량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이차전지가 많이 연구되고 있으며, 일부는 상용화 단계에 있다. 그러나, 리튬 이차전지는 근본적으로 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 특히, 도 1에서와 같은 파우치형 전지는 앞서 설명한 바와 같은 다양한 장점으로 인해 중대형 전지팩의 단위전지로서 유력한 후보이지만, 전지케이스의 기계적 강성이 낮고 밀봉부가 분리되었을 때 전해액 등 발화성 물질이 누설되어 화재의 위험성이 높은 문제점을 가지고 있다. 고출력 대용량을 목적으로 다수의 단위전지들이 전기적으로 연결되어 있는 중대형 전지팩에서 상기와 같은 발화는 안전성을 저해하는 매우 심각 한 위험 요소이다.Nickel-hydrogen secondary batteries have been widely used as unit cells (battery cells) of medium and large battery packs. Recently, as with small battery packs, lithium secondary batteries that provide high output / capacity have been studied. have. However, lithium secondary batteries have a problem in that they are fundamentally low in safety. In particular, the pouch type battery as shown in FIG. 1 is a strong candidate as a unit cell of a medium-large battery pack due to various advantages as described above. However, when the mechanical rigidity of the battery case is low and the sealing part is separated, a fire such as electrolyte may leak and Has a high risk of problems. In the medium-large battery pack in which a plurality of unit cells are electrically connected for the purpose of high output capacity, such ignition is a very serious risk factor that impairs safety.

중대형 전지팩에 있어서 비정상적인 작동의 주요 원인들 중의 하나는 전기적 단락이 유발되는 경우이다. 따라서, 중대형 전지팩에는 휴즈, 보호회로 등과 같은 다양한 안전장치들이 장착되어 있다.One of the main causes of abnormal operation in medium and large battery packs is an electrical short circuit. Therefore, the medium and large battery packs are equipped with various safety devices such as a fuse and a protection circuit.

그러나, 이러한 안전장치들은 전지팩 단위의 단락을 방지할 수는 있지만, 고전류가 순간적으로 흐르는 경우, 예를 들어, 외부로부터 이물질(특히, 도전체 등)이 유입되어 단락이 유발되는 경우에는 안전성을 확보할 수 없다.However, these safety devices can prevent short-circuits in the battery pack unit.However, if a high current flows momentarily, for example, a foreign material (especially a conductor, etc.) flows from the outside, safety may be prevented. It cannot be secured.

즉, 다음 도 2는 단위전지가 전기적으로 연결된 중대형 전지팩의 모식도를 나타낸 것으로, 도 2를 참조하면, 외부로부터 물방울로 인한 수분(서클 부분) 등이 침투하게 되면 상기 단위 전지를 연결하는 버스 바(30, 30') 간에 전기적 누전이 발생되어 상기 수분이 파우치 내부의 알루미늄 층(60)까지 스며들게 되어 전지간 단락이 발생된다. That is, FIG. 2 shows a schematic diagram of a medium-large battery pack in which unit cells are electrically connected. Referring to FIG. 2, a bus bar connecting the unit cells when water (circles) due to water droplets penetrates from the outside is shown. An electrical short is generated between the 30 and 30 'so that the moisture penetrates into the aluminum layer 60 inside the pouch, thereby causing a short circuit between cells.

따라서, 상기와 같은 구조를 가지는 중대형 전지팩외 외부의 수분 등에 노출됐을 때 파우치 내부의 알루미늄층까지 수분이 침투되지 않도록 안전성을 확보할 수 있는 구조의 전지팩이 필요한 실정이다. Therefore, when a battery pack having a structure as described above is exposed to moisture in the outside, such as a battery pack structure of the structure that can ensure the safety so that moisture does not penetrate the aluminum layer inside the pouch.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 다수의 파우치형 전지들을 버스 바를 이용하여 전기적으로 연결하고 이를 파우치 외장재에 열융착시 외부의 수분 침투 등으로 인해 발생되는 전지의 성능이 저하되는 문제를 해결하고자 한 것이다. Therefore, the present invention is to solve the problem that the performance of the battery caused by the external moisture infiltration when the plurality of pouch-type batteries are electrically connected to each other using a bus bar and heat-sealed to the pouch case as described above. .

이에 본 발명에서는 전지부와 전극탭을 포함하는 전극조립체와 이를 수용하는 파우치형 외장재로 구성되며, 다수의 파우치형 전지들을 버스 바를 이용하여 연결하는 전지에서, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 외장재와의 밀봉부를 별도의 절연테이프를 더 구비함으로써 상기와 같은 수분 노출에 의한 전지 성능이 떨어지는 문제를 해결할 수 있게 되었다. Accordingly, the present invention comprises an electrode assembly including a battery unit and an electrode tab, and a pouch-type exterior material accommodating the same, and in a battery connecting a plurality of pouch-type batteries using a bus bar, a pouch exterior material accommodating the electrode assembly. By further providing a separate insulating tape, the sealing part can solve the problem of deterioration of battery performance due to the above-described moisture exposure.

따라서, 본 발명의 목적은 전기 절연 특성 및 수분침투성이 개선된 파우치형 이차전지를 제공하는 데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pouch type secondary battery having improved electrical insulating properties and moisture permeability.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 이차전지로 구성된 전지모듈을 제공하는 데도 있다.In addition, another object of the present invention to provide a battery module composed of the secondary battery.

본 발명과 같이 전극조립체와 이를 수용하는 파우치 외장재의 밀봉부에 절연테이프를 더 구비함으로써 파우치 외장재의 알루미늄 금속호일이 수분 등에 노출되는 문제를 억제시켜 전기 절연특성 및 수분침투성이 개선된 파우치 이차전지를 제 공할 수 있다. 또한, 외장재 단면에 노출되는 알루미늄을 보호해 줌으로써, 각종 금속의 부식 및 파우치 단면을 통한 delamination을 방지할 수 있다. By further comprising an insulating tape in the sealing portion of the electrode assembly and the pouch case containing the same as the present invention to suppress the problem that the aluminum metal foil of the pouch case is exposed to moisture, etc. to improve the electrical insulation characteristics and moisture permeability of the pouch secondary battery Can be provided. In addition, by protecting the aluminum exposed to the end face of the packaging material, it is possible to prevent corrosion of various metals and delamination through the pouch end face.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치형 외장재를 포함하는 것으로, 상기 파우치형 외장재의 밀봉부에는 적어도 일부의 밀봉부를 감싸는 절연테이프를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Pouch-type secondary battery of the present invention for achieving the above object includes an electrode assembly, a pouch-type exterior material for accommodating the electrode assembly, the sealing portion of the pouch-type exterior material has an insulating tape surrounding at least part of the sealing portion It is characterized by including.

본 발명에서 상기 이차전지는 바람직하게는 파우치형 이차전지로서, 고분자 수지층과 금속층을 포함하고 있는 파우치형 시트 케이스에 전극조립체가 내장되는 전지이다.In the present invention, the secondary battery is preferably a pouch type secondary battery, and is a battery in which an electrode assembly is built in a pouch type sheet case including a polymer resin layer and a metal layer.

상기 전극조립체는 양극/분리막/음극 구조를 포함하고 있으며, 상기 양극의 일단에 양극 집전체로부터 돌출된 양극 탭들을, 음극의 일단에 음극 집전체로부터 돌출된 음극 탭들을 각각 포함하고 있다. 상기 양극 탭들과 음극 탭들은 서로 이격되어 상기 전극조립체의 일단에 각각 형성되어 있다.The electrode assembly includes a cathode / separator / cathode structure, and includes positive electrode tabs protruding from the positive electrode current collector at one end of the positive electrode and negative electrode tabs protruding from the negative electrode current collector at one end of the negative electrode. The positive electrode tabs and the negative electrode tabs are spaced apart from each other and are formed at one end of the electrode assembly.

본 발명에서의 전극단자는 상기 전극 탭들 자체이거나, 또는 이들을 양극과 음극으로 구별하여 각각 하나로 조합하여 용접시킨 전극리드일 수 있다. 전극단자가 전극 탭 자체인 경우, 다수의 전극 탭들을 전기적 접속부재에 직접 용접한 구조일 수 있으며, 전극단자가 전극리드인 경우, 다수의 전극 탭들을 모아 하나의 전극리드에 용접한 상태에서 다시 전기적 접속부재에 용접시킨 구조일 수 있다.Electrode terminals in the present invention may be the electrode tabs themselves, or may be an electrode lead welded by combining them into one of the positive electrode and the negative electrode. In the case where the electrode terminal is the electrode tab itself, the electrode tab may be a structure in which a plurality of electrode tabs are directly welded to the electrical connection member. When the electrode terminal is an electrode lead, the electrode terminals are collected and welded to one electrode lead. It may be a structure welded to the electrical connection member.

상기 접속부재의 형태는 다양할 수 있는 바, 전지모듈의 제조시 인접한 단위전지의 전극단자에 대한 전기적 연결 및/또는 외부 입출력 단자와의 전기적 연결이 용이한 형태라면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서 용접의 종류는 특별히 제한되는 것은 아닌 바, 예를 들어, 초음파 용접, 레이저 용접, 스팟 용접, 심 용접 등을 들 수 있다.The shape of the connection member may vary, and is not particularly limited as long as it is easy to make an electrical connection to an electrode terminal of an adjacent unit cell and / or an electrical connection to an external input / output terminal when the battery module is manufactured. In the present invention, the kind of welding is not particularly limited, and examples thereof include ultrasonic welding, laser welding, spot welding, seam welding, and the like.

본 발명의 바람직한 예에서, 상기 접속부재는 용접이 용이한 버스 바(bus bar)이며, 용접시 상대적으로 고열이 발생하거나 긴 지속시간이 요구되는 전극단자에 결합되어 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the connection member is a bus bar that is easy to weld, and is coupled to an electrode terminal which generates relatively high heat during welding or requires a long duration.

본 발명은 단위전지로서 상기와 같은 파우치형 이차전지들로 구성된 전지모듈을 제공한다.The present invention provides a battery module composed of the pouch-type secondary batteries as a unit cell.

상기 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 전지들의 조합으로 이루어지는 중대형 전지팩에 사용될 수 있으며, 이러한 중대형 전지팩은 노트북 컴퓨터와 같은 중형 디바이스에서부터 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 대형 디바이스에 사용될 수 있다. The battery module may be used in a medium-large battery pack composed of a combination of two or more batteries, and the medium-large battery pack may be used in a large device such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or the like from a medium-sized device such as a notebook computer.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings as follows, but the present invention is not limited thereto.

다음 도 3 내지 5는 본 발명과 같이 파우치 밀봉부의 일부에 절연테이프가 구성된 이차전지가 모식적으로 도시되어 있다. 3 to 5 schematically show a secondary battery in which an insulating tape is formed on a portion of a pouch seal as in the present invention.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체(도시되지 않음)가 파우치형 시트케이스(80)에 밀봉된 상태로 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전극조립체 의 전극집전체로부터 돌출된 다수의 전극 탭(20)들이 용접된다. 또한, 상기 전극 탭에 버스 바(도시되지 않음)가 용접된다. 또한, 상기 전극 탭과 파우치 간의 절연을 위한 절연필름(10)이 형성되어 있다. The pouch type secondary battery according to the present invention has a structure in which an electrode assembly (not shown) is embedded in a pouch-type seat case 80. A plurality of electrode tabs 20 protruding from the electrode current collector of the electrode assembly are welded. In addition, a bus bar (not shown) is welded to the electrode tab. In addition, an insulating film 10 for insulating between the electrode tab and the pouch is formed.

본 발명에서는 상기 전극탭(20)을 포함하는 전극조립체와 파우치형 외장재(80)가 조립되는 부분에 절연테이프(90)를 더 포함한다. 상기 절연테이프는 폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, PTFE, 나일론, 폴리아세틸렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 한다. In the present invention, the insulating tape 90 is further included in the electrode assembly including the electrode tab 20 and the pouch-type exterior material 80. The insulating tape is characterized in that at least one selected from the group consisting of polyethylene, polyacetylene, PTFE, nylon, polyacetylene, polyimide, polyethylene terephthalate and polypropylene.

본 발명에 따른 상기 절연테이프는 다음 도 3에서와 같이 전극 탭과 파우치가 접하는 부분에 설치된 절연필름(10) 부분을 2장의 상기 절연테이프(90)를 이용하여 상.하 양쪽에서 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 다음 도 4에서와 같이 전극 탭이 형성된 측면 전체에 걸쳐서 상기 절연테이프(90)를 이용하여 상.하 양쪽에서 감싸도록 형성될 수 있다. The insulating tape according to the present invention is formed so as to surround the upper and lower sides of the insulating film 10, which is installed in the portion in contact with the electrode tab and the pouch as shown in Figure 3 using the two insulating tape 90. Can be. In addition, as shown in Figure 4 may be formed to surround the upper and lower sides using the insulating tape 90 over the entire side on which the electrode tab is formed.

또한, 전극 탭이 설치된 부분을 중심으로 양 옆에는 다음 도 5에서와 같이 상기 절연테이프(90)를 이용하여 일부는 상기 파우치형 외장재 밀봉부의 상부와 접하는 부분을 감싸도록 부착되고, 나머지는 상기 밀봉부의 하부면으로 접어 넣어 상기 파우치형 외장재의 하부와 접하는 부분에 부착된다. 즉, 상기 절연테이프(90)의 반은 윗부분을 밀봉하도록 하고, 나머지 반은 뒤로 접어서 아랫부분을 밀봉시키게 된다. In addition, a portion of the electrode tab is installed on both sides of the electrode tape, as shown in FIG. 5, so as to surround a part in contact with the upper portion of the pouch-type exterior sealing member, as shown in FIG. 5, and the rest of the sealing. It is folded into the lower surface of the portion and attached to a portion in contact with the lower portion of the pouch-shaped packaging material. That is, half of the insulating tape 90 seals the upper portion, and the other half is folded backward to seal the lower portion.

상기 절연테이프는 단일층, 복합층 모두 가능하며, 필요에 따라 선택될 수 있으며, 그 두께는 50 내지 125 ㎛인 것이 단위 셀의 부피 변화가 거의 없다는 면에서 바람직하다. The insulating tape may be a single layer or a composite layer, and may be selected according to necessity. The thickness of the insulating tape is preferably 50 to 125 μm in that there is little change in volume of the unit cell.

본 발명과 같이 전극조립체(10)와 파우치 외장재(80)의 밀봉부에 절연테이프(90)를 구비함으로써, 다음 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 수분이 주로 상기 절연테이프(90)가 접착되는 부분으로 침투함에 따라 수분 침투 패스가 길어지며, 파우치 단면의 알루미늄층의 노출로 파우치 전지의 파우치와 절연이 파괴되었을 때에도 절연이 가능하며, 파우치 단면 층으로 수분 및 기타 불순물 침투에 따른 파우치의 손상 방지가 가능하다.By providing the insulating tape 90 in the sealing portion of the electrode assembly 10 and the pouch packaging material 80 as in the present invention, as shown in Figure 6, the portion of the moisture is mainly adhered to the insulating tape 90 As it penetrates into the water, the moisture penetration path becomes longer and the insulation of the pouch cell is possible even when the pouch and insulation of the pouch cell are broken by the exposure of the aluminum layer of the pouch section, and the pouch sectional layer prevents damage to the pouch due to moisture and other impurities. It is possible.

상기 파우치 외장재의 금속박층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하는 역할을 한다. 상기 금속박층으로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al) 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 금속박층을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속 호일이 바람직하게 사용된다. The metal foil layer of the pouch packaging material maintains an appropriate thickness, prevents water vapor and gas from penetrating from the outside to the inside, and serves to prevent leakage of the electrolyte solution. The metal foil layer is an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Ni), aluminum (Al) or any one selected from the equivalents may be used, but is not limited thereto. However, when the metal foil layer is made of a material containing iron, the mechanical strength is strong, and when the material is made of aluminum, flexibility is improved. Usually, aluminum metal foil is used preferably.

상기 파우치 외장재를 구성하는 내부층은 열접착층으로서, 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)과 같은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌과 부틸렌과 에틸렌 삼원공중합체 등이 사용될 수 있다. 상기 열접착층은 상기 금속박층의 다른 면에 대략 30∼40㎛의 두께로 코팅 또는 라미네이팅되어 있다.The inner layer constituting the pouch packaging material may be a heat-adhesive layer, a modified polypropylene such as casted polypropylene (CPP), polypropylene, butylene, ethylene terpolymer, or the like. The heat adhesive layer is coated or laminated on the other side of the metal foil layer to a thickness of approximately 30 to 40 μm.

또한, 상기 파우치 외장재를 구성하는 외부층은 기재 및 보호층으로 작용하는 것으로, 통상 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성된다. In addition, the outer layer constituting the pouch case serves as a substrate and a protective layer, and is usually composed of nylon or polyethylene terephthalate.

또한, 본 발명에 따른 상기 전극조립체는 제1전극과 제2전극과 그 사이에 분리막을 개재하여 권취된 젤리롤(jelly-roll) 형태로 구비되거나, 이들이 적층된 적층형 전극조립체로 구비될 수 있다.In addition, the electrode assembly according to the present invention may be provided in the form of a jelly-roll wound around the first electrode and the second electrode and a separator therebetween, or may be provided as a stacked electrode assembly in which they are stacked. .

상기 제1전극 및 제2전극은 서로 극성을 달리하며, 양극 또는 음극으로 사용될 수 있다. 상기 제1전극 및 제2전극은 집전체와 상기 집전체의 적어도 일면에 도포되는 전극 활물질, 즉 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함한다.The first electrode and the second electrode have different polarities from each other, and may be used as an anode or a cathode. The first electrode and the second electrode include a current collector and an electrode active material applied to at least one surface of the current collector, that is, a positive electrode active material or a negative electrode active material.

상기 제1전극 또는 제2전극이 양극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하다. In the case where the first electrode or the second electrode is used as an anode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or their alloys, aluminum or stainless steel The thing etc. can be used and aluminum or aluminum alloy is preferable among these.

상기 제1전극 또는 제2전극이 음극으로 사용되는 경우, 전극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있고, 이들 중 구리 또는 구리 합금이 바람직하다.When the first electrode or the second electrode is used as a negative electrode, the electrode current collector is a surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver on the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium or their alloys, copper or stainless steel The thing etc. can be used and a copper or copper alloy is preferable among these.

상기 양극 활물질로는 통상적으로 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4 또는 LiNi1-x-yCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. As the cathode active material, a lithium-containing transition metal oxide or a lithium chalcogenide compound may be used, and representative examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, or LiNi 1-xy Co Metal oxides such as x M y O 2 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, and M is a metal of Al, Sr, Mg, La, etc.) may be used. As the negative electrode active material, a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, or the like may be used.

상기 분리막은 상기 제1전극 및 제2전극 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 것으로서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다.The separator prevents a short circuit between the first electrode and the second electrode and provides a migration path for lithium ions, and includes a polyolefin-based polymer film such as polypropylene and polyethylene, or a multilayer film, a microporous film, a woven fabric and a nonwoven fabric thereof. The same well-known thing can be used.

상기 전극조립체의 제1전극 및 제2전극에는 각각 제1전극탭 및 제2전극탭이 레이저용접, 초음파용접, 저항용접과 같은 용접이나 도전성 접착제에 의하여 통전가능하도록 부착되어 있다. The first electrode tab and the second electrode tab are attached to the first electrode and the second electrode of the electrode assembly so as to be energized by welding such as laser welding, ultrasonic welding, resistance welding, or conductive adhesive.

이들 전극탭은 전극조립체가 권취되는 방향과 수직한 방향으로 전극조립체로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 상기 밀봉부 중 상기 케이스 본체와 케이스 커버가 연결되어 있는 변과 반대편에 위치한 밀봉부를 통해 서 상기 전극조립체의 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된다. 상기 전극탭에는 절연성 소재로 만들어진 보호 테이프가 부착되어 전극 간의 단락을 방지한다.These electrode tabs are formed to protrude from the electrode assembly in a direction perpendicular to the direction in which the electrode assembly is wound. The first electrode tab and the second electrode tab of the electrode assembly are drawn out through the sealing part positioned opposite to the side of the sealing part to which the case body and the case cover are connected. A protective tape made of an insulating material is attached to the electrode tab to prevent a short circuit between the electrodes.

도 1은 통상의 파우치형 전지를 사용한 전지모듈 구조를 나타낸 것이고,Figure 1 shows a battery module structure using a conventional pouch-type battery,

도 2는 단위전지가 전기적으로 연결된 중대형 전지팩의 모식도에서 수분이 침투하는 과정을 나타낸 것이고,2 illustrates a process in which water penetrates in a schematic diagram of a medium-large battery pack in which unit cells are electrically connected.

도 3 내지 5는 본 발명에 따른 절연테이프가 다양한 위치로 부착되는 과정을 나타낸 것이고,3 to 5 illustrate a process in which the insulating tape according to the present invention is attached to various positions,

도 6은 본 발명에 따른 중대형 전지팩의 구조로 인한 수분침투 패스가 길어지는 원리를 나타낸 것이다. Figure 6 illustrates the principle that the moisture penetration path is long due to the structure of the medium-large battery pack according to the present invention.

<도면 부호의 간단한 설명><Short description of drawing symbols>

1, 1a, 40 : 단위전지 2 : 전극조립체1, 1a, 40: unit cell 2: electrode assembly

10 : 절연 필름10: insulation film

3 : 양극 탭 4 : 양극단자3: positive electrode tab 4: positive terminal

5a : 음극단자 6,30,30' : 버스 바 5a: Cathode terminal 6,30,30 ': Bus bar

100 : 파우치형 전지 20 :전극 탭 100 pouch cell 20 electrode tab

50 : 내부층 60 : 알루미늄 금속층50: inner layer 60: aluminum metal layer

70 : 외부층 80 : 파우치 외장재 70: outer layer 80: pouch exterior material

90 : 절연테이프90: insulating tape

Claims (9)

전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치형 외장재를 포함하는 것으로, 상기 파우치형 외장재의 밀봉부에는 적어도 일부의 밀봉부를 감싸는 절연테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. A pouch type secondary battery comprising an electrode assembly and a pouch-type exterior material accommodating the electrode assembly, wherein the sealing part of the pouch-type exterior material includes an insulating tape surrounding at least a part of the sealing part. 제 1항에 있어서, 상기 절연테이프는 수분 침투를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the insulating tape can prevent moisture penetration. 제 1항에 있어서, 상기 절연테이프는 폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, PTFE, 나일론, 폴리아세틸렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the insulating tape is at least one selected from the group consisting of polyethylene, polyacetylene, PTFE, nylon, polyacetylene, polyimide, polyethylene terephthalate, and polypropylene. 제 1항에 있어서, 상기 절연테이프의 일부는 상기 파우치형 외장재의 적어도 일부의 밀봉부를 감싸도록 부착되고, 나머지의 절연테이프는 상기 밀봉부의 하부면으로 접지되어 부착됨을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery of claim 1, wherein a portion of the insulating tape is attached to surround at least a portion of the sealing portion of the pouch-type exterior material, and the remaining insulating tape is grounded and attached to a lower surface of the sealing portion. 제 1항에 있어서, 상기 절연테이프는 전극 리드부까지 연장되어 구성되되, 상기 절연테이프는 상기 전극 리드부의 상부를 밀봉시키거나, 또는 이중의 절연테이프로 상,하부 모두에 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The method of claim 1, wherein the insulating tape extends to the electrode lead portion, wherein the insulating tape seals the upper or lower portion of the electrode lead portion, or is sealed on both the upper and lower portions with a double insulating tape. Pouch type secondary battery. 제 1항에 있어서, 상기 절연테이프의 두께는 10내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the insulating tape has a thickness of 10 to 500 μm. 제 1항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차 전지인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the battery is a lithium secondary battery. 제 1항에 있어서, 상기 전지는 중대형 셀에 이용되는 것임을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the battery is used in a medium-large cell. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 이차전지로 구성된 전지모듈. A battery module comprising the secondary battery according to any one of claims 1 to 8.
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