JP2018537834A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

本発明は、二次電池に関し、電極組立体；及び、前記電極組立体が収容されるケースを含んでなり、前記ケースは、熱によって収縮される熱収縮性保護層を含む。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、2016年6月9日付韓国特許出願第10-2016-0071640号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、二次電池に関し、特に、電極組立体のスウェリング（swelling）を効果的に抑制する二次電池に関する。

通常、二次電池（secondary battery）は、充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池をいい、このような二次電池は、携帯電話、ノートパソコン及びカムコーダーなどの先端電子機器の分野で広く用いられている。

このような二次電池は、電極組立体、前記電極組立体が収容されるケースを備えており、前記電極組立体は、複数の電極と複数のセパレータが交互に積層されることで形成される。

このような二次電池は、性能を向上させるために充放電工程を行うところ、このとき、電極組立体がスウェリング（swelling）されることで変形が発生するという問題点に加えて、電極組立体のスウェリングによる二次電池の外形の増大に伴って製品の不良が発生するという問題点があった。

本発明は、前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、本発明の目的は、ケースを介して電極組立体のスウェリングを効果的に抑制するとともに、二次電池の外形の増大及び製品の不良を防止する二次電池を提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明に係る二次電池は、電極組立体；及び、前記電極組立体が収容されるケースを備え、前記ケースは、熱によって収縮される熱収縮性保護層を含むことができる。

前記ケースは、金属層、外側接着層及び前記熱収縮性保護層が順次積層された構造を含むことができる。

前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最外側に位置されてよい。

前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最外側に貼り付けられるか前記ケースに含まれ、この際、前記ケースの最外側に積層されてよい。

前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最内側に位置されてよい。

前記熱収縮性保護層は、絶縁性素材で構成されてよい。

前記熱収縮性保護層は、二軸延伸フィルム（biaxial oriented film）として設けられてよい。

前記熱収縮性保護層は、ナイロン（Nylon）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリエステル（Polyester）、ポリアミド（Polyamide）及びポリスチレン（Polystyrene）のうちいずれか一つで構成されてよい。

前記熱収縮性保護層は、熱硬化性のない素材で構成されてよい。

前記ケースの内面にシーリング層と内側接着層がさらに積層されてよい。

前記ケースは、内側から外側に行くに伴い、前記シーリング層、前記内側接着層、前記金属層、前記外側接着層及び前記熱収縮性保護層が順次積層される構造で形成されてよい。

前記熱収縮性保護層は、前記ケースの周り全体にかけて設けられてよい。

本発明は、下記のような効果を奏する。

第一に、本発明に係る二次電池は、熱収縮性保護層を含むケースを備えるので、電極組立体のスウェリングを効果的に抑制することができ、電極組立体及び二次電池の変形を防止することができる。

第二に、本発明の二次電池におけるケースは、金属層、外側接着層及び熱収縮性保護層を備えるので、ケースの絶縁性を維持しながら電極組立体のスウェリングを効果的に抑制することができる。

第三に、本発明の二次電池における熱収縮性保護層は、二軸延伸フィルムとして設けられるので、電極組立体の変形を著しく防止することができる。

第四に、本発明の二次電池における熱収縮性保護層は、絶縁性素材で構成されるので、熱収縮性保護層によって外部とのショートが発生する問題を防止することができる。

第五に、本発明の二次電池における熱収縮性保護層は、熱硬化性のない素材で構成されるので、熱収縮性保護層の温度が下がると、ケースが元の状態に復元されることで使用の連続性を得ることができる。

第六に、本発明の二次電池におけるケースは、シーリング層と内側接着層をさらに含むので、ケースのシーリング性を共に高めることができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池を示した断面図である。 図1に表示された「A」部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池の圧迫状態を示した断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるよう、本発明の一実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は、幾多の異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体に亘って類似の部分に対しては類似の図面符号を付した。

本発明の一実施形態に係る二次電池は、図1に示す通り、電極組立体110、電極組立体110が収容されるケース120を含む。

電極組立体110は、複数の電極と複数のセパレータが上下方向に沿って交互に積層されることで形成される。前記複数の電極は第1の電極と第2の電極を備え、前記複数のセパレータは第1のセパレータ及び第2のセパレータを備えてよい。

つまり、電極組立体110は、第1の電極、第1のセパレータ、第2の電極及び第2のセパレータが上下方向に沿って順次積層された基本単位体、または前記基本単位体が二つ以上積層される単位体スタック部で形成されてよい。

ケース120は、パウチ形態を有し、内部に電極組立体110が収容される。

一方、二次電池は、電池の性能を向上させるために充放電工程を行うところ、このとき、電極組立体110の充放電の際にセル抵抗による熱が発生すると同時に、負極へのリチウムの挿入と負極の脱離、及び電極組立体の界面の増大によってスウェリング（swelling）されることで変形が発生するという問題点があり、特に、繰り返される充放電により、電極の脱離あるいは増大した界面による抵抗の増加で、セル性能の劣化及び二次電池の外形の増大による製品の不良が発生するという問題点があった。

前記のような問題を解決するため、本発明の一実施形態に係る二次電池は、充放電時の電極組立体110のスウェリングを効果的に抑制する熱収縮性保護層125を備えるケース120を含む。

つまり、ケース120は熱収縮性保護層125を備えており、この熱収縮性保護層125は、充放電時に電極組立体110から発生する熱によって収縮することで電極組立体110を効果的に圧迫することにより、電極組立体110のスウェリングを効果的に抑制させることができるので、電極組立体110及び二次電池の変形を防止することができる。特に、充放電時に発生する熱を熱収縮保護層が吸収してセルスウェリングも改善させるだけでなく、最終的にセルの温度も低めることができるので、温度の上昇によるセル寿命の劣化を改善して安全性が増大するという効果も得ることができる。

ここで、ケース120は、金属層123、外側接着層124及び熱収縮性保護層125が順次積層された構造を含む。

よって、ケース120は、金属層123を介してケース120の強度を高めることができ、熱収縮性保護層125を介して電極組立体110のスウェリングを効果的に抑制することができ、外側接着層124を介して金属層123と熱収縮性保護層125の結合性を高めることができる。

一方、熱収縮性保護層125は、ケース120の最外側に位置されてよい。例えば、ケース120の内側から外側方向に金属層123、外側接着層124及び熱収縮性保護層125が順次積層された構造を含むので、ケース120に収容される電極組立体110と熱収縮性保護層125の接触によって発生し得る問題を予め防止し、より安定的にケース120を収縮させることができる。

ここで熱収縮性保護層125は、ケース120の製造後にケース120の最外側に貼り付けられてもよく、ケース120の製造時にケース120の外側に位置されるように積層されてもよい。よって、製作の便宜性と容易性を高めることができる。

一方、熱収縮性保護層125は、ケース120の内側に位置されてよい。例えば、ケース120の内側から外側方向に熱収縮性保護層125、外側接着層124及び金属層123が順次積層された構造を有する。

一方、熱収縮性保護層125は、絶縁性を有する素材で構成されてよい。つまり、熱収縮保護層が伝導性素材であれば、電極組立体110に含まれている互いに異なる電極が熱収縮性保護層125によって連結されることでショートが発生し得るようになるので、これを防止するため、熱収縮性保護層125を絶縁性素材で設けて互いに異なる電極の短絡を防止し、ショート事故の発生を予め防止する。

一方、熱収縮性保護層125は、二軸延伸フィルム（biaxial oriented film）として設けられてよい。つまり、二軸延伸フィルムは強度、熱収縮性、透明性に優れたものであって、二軸延伸フィルムで熱収縮性保護層を設けることで、充放電の際に電極組立体110の体積の膨張を安定的に圧迫して変形を防止することができる。

一方、熱収縮性保護層125は、ナイロン（Nylon）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリエステル（Polyester）、ポリアミド（Polyamide）及びポリスチレン（Polystyrene）のうちいずれか一つの素材で構成されてよい。前記素材は、普段電極組立体110を圧迫せず、充放電の際に電極組立体110から発生する熱によって収縮することで電極組立体110を効果的に圧迫する。

一方、熱収縮性保護層125は、熱硬化性のない素材で構成されてよい。つまり、熱収縮性保護層125は、熱を加えるほど堅く固まらない素材で設けられるので、電極組立体110から発生した熱によって収縮しても柔軟性を有し、よって、電極組立体を効果的に圧迫することができる。特に、熱硬化性のない素材の場合、熱収縮性保護層125の温度が下がる際に元の状態に復元され得るところ、この場合、使用の連続性を得ることができる。

一方、熱収縮性保護層125は、ケース120の周り全体にかけて設けられる。つまり、熱収縮性保護層125の収縮の際にケース120全体が同時に収縮されることで電極組立体110の全体を均一に圧迫することができる。

一方、ケース120は、内面にシーリング層121と内側接着層122がさらに積層されてよい。つまり、ケース120は、内側から外側に行くに伴い、シーリング層121、内側接着層122、金属層123、外側接着層124及び熱収縮性保護層125が順次積層される構造で形成される。よって、追加されるシーリング層121を介してケース120のシーリング力を高めることができ、内側接着層122を介してシーリング層121と金属層123の結合力を高めることができる。

このように、本発明の実施形態に係る二次電池は、熱収縮性保護層125を備えたケース120を含むことにより、充放電時の電極組立体110のスウェリングを効果的に抑制することができ、特に、電極組立体110及び二次電池の変形を防止することができるので、電池の安全性及び商品性を高めることができる。

本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって明らかになり、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出される様々な実施形態が可能である。

110 電極組立体
120 ケース
123 金属層
124 外側接着層
125 熱収縮性保護層

Claims (13)

1. 電極組立体；及び、
   前記電極組立体が収容されるケースを備え、
   前記ケースは、熱によって収縮される熱収縮性保護層を含む、二次電池。
2. 前記ケースは、金属層、外側接着層及び前記熱収縮性保護層が順次積層された構造を含む、請求項1に記載の二次電池。
3. 前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最外側に位置される、請求項1に記載の二次電池。
4. 前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最外側に貼り付けられる、請求項3に記載の二次電池。
5. 前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最外側に積層される、請求項3に記載の二次電池。
6. 前記熱収縮性保護層は、前記ケースの最内側に位置される、請求項1に記載の二次電池。
7. 前記熱収縮性保護層は、絶縁性素材で構成される、請求項1に記載の二次電池。
8. 前記熱収縮性保護層は、二軸延伸フィルム（biaxial oriented film）として設けられる、請求項1に記載の二次電池。
9. 前記熱収縮性保護層は、ナイロン（Nylon）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリエステル（Polyester）、ポリアミド（Polyamide）及びポリスチレン（Polystyrene）のうちいずれか一つで構成される、請求項1に記載の二次電池。
10. 前記熱収縮性保護層は、熱硬化性のない素材で構成される、請求項1に記載の二次電池。
11. 前記ケースの内面にシーリング層と内側接着層がさらに積層される、請求項2に記載の二次電池。
12. 前記ケースは、内側から外側に行くに伴い、前記シーリング層、前記内側接着層、前記金属層、前記外側接着層及び前記熱収縮性保護層が順次積層される構造で形成される、請求項11に記載の二次電池。
13. 前記熱収縮性保護層は、前記ケースの周り全体にかけて設けられる、請求項1に記載の二次電池。