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JP7278680B2 - 内部圧力を測定する圧力感知装置を含むパウチ型二次電池 - Google Patents

内部圧力を測定する圧力感知装置を含むパウチ型二次電池 Download PDF

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Description

本出願は2020年05月20日付の韓国特許出願第2020-0060603号に基づく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た全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明は内部圧力を測定する圧力感知装置を含むパウチ型二次電池に関するものであり、詳しくは非接触方式で圧力を測定する圧力感知装置をケースの内部から外部に延ばしてケースの内部圧力を直接測定することができるパウチ型二次電池に関するものである。
最近、電池を使う機器が多様になるのに伴い、高容量、高密度の電池に対する需要が増加している。その中で高いエネルギー密度と放電電圧を有するリチウム二次電池は多様な形態に商用化して使われている。
リチウム二次電池は、外形によって、円筒型二次電池、角型二次電池及びパウチ型二次電池に区分される。その中で、パウチ型二次電池は、一般的にアルミニウムラミネートシートからなるケースと、前記ケースに収納される電極組立体とからなる。前記パウチ型二次電池は、ケースがアルミニウムラミネートシートからなっているので、アルミニウムラミネートシートの厚さを調節して高容量及び高密度の二次電池を得ることができる。また、二次電池が必要な対象に合わせて電池を多様な形状に製造することができる利点がある。
しかし、パウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートを成形してなる収納部に電極組立体を収納した後、これを密封するので、前記ケースの内部で発生するガスを放出することができない欠点がある。
このために、一般的にパウチ型二次電池は、前記ケース内に前記ケースが膨張することができる余裕空間を備えるか、前記収納部とは別途の空間にガスを収納することができるガスポケットを備えている。しかし、余裕空間又はガスポケットに収納することができるガス量が限定されるため、実際にパウチ型二次電池を使うとき、いつ機能が停止するかが分かりにくい。このために、前記パウチ型二次電池の圧力を測定してパウチ型二次電池の寿命を把握し、パウチ型二次電池の使用上安全性を向上させようとする研究が行われている。
図1は従来技術による圧力感知装置を備えたパウチ型二次電池の平面図である。
図1に示すように、従来技術によるパウチ型二次電池は、収納部11を備えたケース10の外側、すなわち電極組立体20の上部に圧力感知装置30を備えている。ここで、前記圧力感知装置30は前記ケース10のうち最も変化が大きい中央部に位置し、前記圧力の変化、すなわちケースの膨張程度を感知している。しかし、ケースが均一に膨張しない場合、ケースの内部圧力を正確に測定することができない欠点がある。
特許文献1は、電池セルの膨張を感知するためのプローブを電池セルの外面に設けて電池セルの内部圧力を検出しているが、前記プローブの位置によって電池セルの膨張程度が変わり、よってケースの内部から発生するガスによる圧力が測定された値と違うので、ケースの破断などを予め予測することができない場合が発生してしまう場合がある。
したがって、パウチ型二次電池の内部圧力を正確に測定してケースの破断を予め予測し、安全性を向上させることができる構成が必要である。
韓国公開特許第10-2017-0040919号公報
本発明は前記のような問題を解決するためのものであり、電池の内部圧力を正確に測定することができる圧力感知装置を含むパウチ型二次電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、パウチ型二次電池の内部圧力を正確に測定してパウチ型二次電池の寿命を正確に予測し、パウチ型二次電池の安全性を向上させることを目的とする。
このような目的を達成するための本発明によるパウチ型二次電池は、電極組立体を収納することができる収納部を備えるケースと、非接触方式で圧力を測定する圧力感知装置とを含み、前記圧力感知装置は前記ケースを貫通して前記ケースの内部から外部に延びている。
また、前記圧力感知装置は前記収納部に設けられることができる。
ここで、前記電極組立体は、正極、分離膜及び負極からなる積層体、前記積層体から突出して前記積層体を外部と電気的に連結するための一つ以上の電極タブ、及び前記電極タブと電気的に連結されて前記ケースの外部に突出する電極リードを含み、前記電極タブによって形成された空間に前記圧力感知装置が設けられることができる。
前記ケースは前記収納部の内部で発生したガスを収容することができるガスポケットをさらに備え、前記圧力感知装置は前記ガスポケットに設けられることができる。
前記圧力感知装置は、前記ケースの内部に位置して圧力を測定する測定部と、前記ケースの外部に位置して前記測定部と外部計測器を連結する連結端子と、前記測定部と前記連結端子との間に位置し、前記ケースを密封するときに一緒に密封される貫通部とを含むことができる。
また、前記貫通部の少なくとも一部は絶縁フィルムが除去された結合部を含むことができる。
また、前記結合部の外面が銅を含むことができる。
前記結合部は前記圧力感知装置の基板が位置しない部分に設けられることができる。
前記測定部は内部に流動体を備えて圧力を感知することができる。
本発明による圧力測定装置は、前記記載のパウチ型二次電池の上部及び下部を押圧するジグと、前記パウチ型二次電池の内部から外部に突出する圧力感知装置と連結され、外部機器に前記圧力の情報を伝達する圧力伝達装置とを含む。
前記圧力伝達装置は外部機器に通信方式で圧力情報を伝達することができる。
本発明の圧力測定方法は、(S1)上述のパウチ型二次電池の上部及び下部をジグで押圧する押圧段階と、(S2)前記押圧されたパウチ型二次電池に装着された圧力感知装置が感知した情報を圧力伝達装置に伝達する段階と、(S3)前記圧力伝達装置が外部機器に圧力情報を伝達する段階とを含む。
本発明は前記パウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールを提供する。また、本発明は前記バッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供する。
また、本発明は、前記バッテリーパックを電源として含むデバイスを提供する。
また、前記デバイスは、モバイル電子機器、電池に基づくモーターから動力を受けて動作する動力工具(power tool);電気自動車(Electric Vehicle、EV)、ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle、HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle、PHEV)などを含む電気車;電気自転車(E-bike)、電気スクーター(E-scooter)を含む電気二輪車;電気ゴルフカート(electric golf cart);又は電力貯蔵システムであることができる。
本発明は、前記のような構成の中で相反しない構成を一つ又は二つ以上選択して組み合わせることができる。
以上で説明したように、本発明によるパウチ型二次電池は、パウチ型二次電池の内部圧力を直接的に測定してパウチ型二次電池の内部のガス量を把握し、これによって電池の異常有無を把握することができる。
また、パウチ型二次電池の寿命を正確に知ることができるので、パウチ型二次電池を使う使用者の安全性が向上し、使用者が実時間でパウチ型二次電池の寿命及び異常有無を確認することができる利点がある。
従来技術による圧力感知装置を備えたパウチ型二次電池の平面図である。 本発明による圧力感知装置をテラス部に備えたパウチ型二次電池の側断面図である。 本発明による圧力感知装置をテラス部に備えたパウチ型二次電池を撮影した写真である。 本発明による圧力感知装置が装着されたテラス部を拡大した拡大図である。 本発明による圧力感知装置をガスポケットに備えたパウチ型二次電池の側断面図である。 本発明による圧力感知装置の模式図である。 本発明による圧力感知装置の測定部を撮影した写真である。 本発明による圧力感知装置から測定部の外部モールディングを除去した状態を示す写真である。 本発明による圧力測定装置を撮影した写真である。 本発明による圧力測定装置の模式図である。
以下、添付図面に基づいて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
図面を参照する詳細な実施例に基づいて、本発明を説明する。
図2は本発明による圧力感知装置をテラス部に備えたパウチ型二次電池の側断面図、図3は本発明による圧力感知装置をテラス部に備えたパウチ型二次電池を撮影した写真、図4は本発明による圧力感知装置が装着されたテラス部を拡大した拡大図である。
本発明によるパウチ型二次電池は、電極組立体200を収納することができる収納部110を備えているケース100、及び非接触方式で圧力を測定する圧力感知装置300を含み、前記圧力感知装置300は前記ケース100を貫通して前記ケース100の内側から外側に延びている。
まず、ケース100について説明すると、前記ケース100は通常内部層/金属層/外部層のラミネートシート構造を有するように構成される。内部層は電極組立体と直接的に接触するので、絶縁性及び耐電解液性を有しなければならず、外部に対する密閉のためのシーリング性を確保しなければならない。すなわち、内部層同士が熱接着されたシーリング部位は優れた熱接着強度を有しなければならない。このような内部層の材料としては、耐化学性に優れながらもシーリング性が良いポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンアクリル酸、ポリブチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリイミド樹脂から選択されることができるが、これに限定されなく、引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性及び耐化学性に優れたポリプロピレンを使うことができる。
前記内部層と接している金属層は外部から水分や各種のガスが電池の内部に浸透することを防止するバリア層に相当し、このような金属層としては、軽いながらも成形性に優れたアルミニウム薄膜を使うことができる。
前記内部層と接する前記金属層の他側面には外部層が設けられ、このような外部層は電極組立体を保護しながら耐熱性及び耐化学性を確保することができるように、引張強度、透湿防止性及び空気透過防止性に優れた耐熱性ポリマーを使うことができ、一例としてナイロン又はポリエチレンテレフタレートを使うことができるが、これに限定されない。
前記ケース100は電極組立体200を収納することができる収納部110を備えている。前記収納部110は、ラミネートシートの形状を変形させて電極組立体200を収納することができるように、側壁で取り囲まれている。
前記電極組立体200は、長いシート状の正極及び負極の間に分離膜が介在されて巻かれる構造を有するゼリーロール型電極組立体、又は長方形の正極及び負極が分離膜を挟む状態で積層される構造の単位セルからなるスタック型電極組立体、単位セルが長い分離フィルムによって巻かれるスタック-フォルディング型電極組立体、又は単位セルが分離膜を挟む状態で積層されて互いに付着されるラミネーション-スタック型電極組立体などからなることができるが、これに制限されない。以下では、本発明による電極組立体200をスタック型電極組立体に限定して説明するが、これは説明の便宜のためのものであり、ゼリーロール型電極組立体、スタック-フォルディング型電極組立体、ラミネーション-スタック型電極組立体など、パウチ型二次電池内に収納可能な形態の電極組立体200のいずれも使用可能である。
以下で説明する電極組立体200は、正極、分離膜及び負極からなる積層体210、前記積層体210を外部と電気的に連結するために前記正極又は負極に連結される電極タブ220、及び前記電極タブ220が電気的に連結されて形成された電極リード230を含む。前記電極リード230は前記ケース100の外部に突出して前記パウチ型二次電池を外部機器と連結する役割を果たす。
本発明による圧力感知装置300は、一側が前記ケース100内に位置し、他側は前記ケース100の外部に存在する構造を有し、前記ケース100を貫通する形状を有する。
前記圧力感知装置300の少なくとも一部は前記収納部110内に位置することができる。前記収納部の内部に電解液が存在する場合があるので、前記圧力感知装置300は防水素材からなることができる。
ここで、前記圧力感知装置300は、パウチ型二次電池の密度を減少させないながらも性能に影響を与えないために、パウチ型二次電池内の余剰空間に存在することができる。
一例として、前記圧力感知装置300は前記ケース100のテラス部120に存在することができる。前記テラス部120は前記ケース100を密封するように形成された余剰空間であり、前記電極組立体200の電極タブ220が集まって前記電極リード230に連結される空間である。前記電極タブ220が一つに集まって一定空間が形成されるので、前記圧力感知装置300が占める空間はパウチ型二次電池の密度及び性能に影響を与えない。
また、前記圧力感知装置300が前記テラス部120に存在することにより、前記ケース100内の圧力の変化を直接的に測定するので、より正確な測定が可能である。
前記圧力感知装置300は、図4の図面符号300(a)のように、前記テラス部120のうち前記電極リード230が突出する面に突設されることもでき、図4の図面符号300(b)のように、前記テラス部120のうち前記電極リード230が突出しない面、すなわち前記ケース100の段部が存在する部分に位置することができる。
前記圧力感知装置300が前記300(a)のような位置に存在する場合、外部機器との干渉によって前記圧力感知装置300が損傷されるか前記ケース100から離脱するおそれが少ない利点がある。これに対し、前記300(b)のような位置に前記圧力感知装置300が存在する場合、前記電極リード230が存在するケース100の密封力が減少することを防止することができる利点がある。
前記圧力感知装置300が装着される位置は前記パウチ型二次電池が使われる場所と前記ケースの密封程度及びその他の状況によって変わることができる。
ここで、前記圧力感知装置300は前記ケース100の貫通部を最小化しながら多様な機能を果たすことができるようにするために、前記ケース100の内部に位置する部分は前記ガスによる圧力を感知することができる最小限の部分のみ存在し、外部に露出されている部分は多数の端子が連結されて多様な機能を果たすことができる。前記圧力感知装置300についての詳細な説明は後述する。
図5は本発明による圧力感知装置をガスポケットに備えたパウチ型二次電池の側断面図である。
図5に示すように、本発明によるパウチ型二次電池は、前記収納部110の内部のガスを収容することができるガスポケット130を別に備えることができる。前記ガスポケット130には、前記収納部110の内部から前記ガスポケット130にのみガスが移動することができるように、一方向バルブが存在することができる。
本発明による圧力感知装置300は前記ガスポケット130に設けられることができる。例えば、前記圧力感知装置300はガスポケット130とケース100を貫通するように配置されることができる。圧力感知装置300の一側はガスポケット130の内部に存在し、他側は前記ガスポケット130を成しているケース100の外部に存在することができる。
前記のように、前記ガスポケット130に前記圧力感知装置300の一部が存在することにより、前記圧力感知装置300が電解液などと反応するおそれが減少し、前記ガスポケット130内の圧力を感知するので、パウチ型二次電池の寿命が尽きたか異常が発生した状態を感知することができる。
図6は本発明による圧力感知装置の模式図、図7は本発明による圧力感知装置の測定部を撮影した写真である。また、図8は本発明による圧力感知装置から測定部の外部モールディングを除去した状態を示す写真である。
図6(a)は圧力感知装置の前面を、図6(b)は圧力感知装置の背面を模式的に示す。
本発明による圧力感知装置300は、前記ケース100の内部に位置して圧力を測定する測定部310、前記ケース100の外部に位置して前記測定部310と外部計測器を連結する連結端子320、及び前記測定部310と前記連結端子320との間に位置し、前記ケース100を密封するときに一緒に密封される貫通部330を含むことができる。
前記測定部310は、圧力によって形態が変形された後、外力が除去されれば元の形態に復元することが可能なゲルのような流動体を含む圧力センサーを含むことができる。前記測定部310内のゲルは外力によって形状が変形され、このような形態の変化を電気信号に変更する役割を果たすことができる。
一例として、前記測定部310内のゲルは圧力によって分子間の衝突が発生し、これを前記ゲルと連結された端子が認知する方式で圧力を測定することができる。
また、前記ゲルは圧力によって形状が変形され、これを測定部に伝達して測定部が変形から圧力を測定することができる。前記ゲルを薄くエッチングしてダイヤフラムを形成し、前記ダイヤフラムに圧力が印加されればブリッジ回路によって出力信号を形成することができる。
前記ゲルの下部又はゲルの中間には、前記ゲルで受けた圧力を外部に伝達するためのセンサーが存在することができる。ここで、前記ゲルは前記センサーを電解液や水分などの外部物質から保護する役割を果たすこともできる。
前記ゲルの一例として、シリコン系の樹脂材を挙げることができる。ここで、前記測定部310は、図7及び図8に示すように、電気的信号を連結端子320に伝達する伝達部311と連結されたセンサー上に前記ゲルを覆った後、これを外部モールディングで固定させた形態を有することができる。前記ゲルは液状で前記センサーを覆うように充填された後、熱硬化過程によってゲル状に変形されたものであることができる。
前記測定部310は、市販されているLPS33HW圧力センサー、MS5840-02BA圧力センサー、及びMS5837-30BA圧力センサーを挙げることができる。
前記測定部310と前記連結端子320は伝達部311などを介して前記測定部310で発生した電気的信号をやり取りすることができる。
前記連結端子320は外部機器と連結可能なポート形態を有することもでき、前記連結端子320自体が外部と通信することができる形態を有することもできる。前記連結端子320は外部機器と直接連結されることもできるが、無線通信などを介して間接的に情報を伝達することもできる。また、前記連結端子320に、前記ガスの発生程度によって異なるように表示する方式でパウチ型二次電池の危険程度を知らせることも可能である。
前記貫通部330は前記ケース100とともに密封される部分であり、ケース100の密封力を向上させるために少なくとも一部の絶縁フィルムを除去した結合部を備えることができる。前記結合部の外面は銅のように前記ケース100に溶接又は接着されやすい素材からなることができる。前記結合部は図9のような圧力感知装置300のうち基板が存在する前面(図6(a))ではない背面(図6(b))のみに存在することができる。これは前記測定部310から伝達された電気的信号の損失を防止するためのものである。
前記結合部は、前記圧力感知装置300の背面(図6(b))のうち前記ケース100に接触する面全体に位置することができる。
また、前記圧力感知装置300の前面(図6(a))を前記ケース100とともに密封するために、前記測定部310-伝達部311-連結部320の順に伝達される電気的信号の損失を防止することができる防止部を備えることができる。ここで、前記防止部は前記ケース100と溶接又は接着されやすい素材からなることができる。
図9は本発明による圧力測定装置を撮影した写真、図10は本発明による圧力測定装置の模式図である。
本発明による圧力測定装置は、前述したパウチ型二次電池、前記パウチ型二次電池の上部及び下部を押圧するジグ400、及び前記パウチ型二次電池の内部から外部に突出している圧力感知装置300と連結され、外部機器に前記圧力情報を伝達する圧力伝達装置500を含むことができる。
前記ジグ400は、前記パウチ型二次電池の電極組立体200の積層方向と同じ方向に前記電極組立体200が損傷されないほどの押圧力Fを与えることにより、前記ケース100が膨張しないようにしながらケース100の余剰部又はガスポケット130にガスが移動するようにする役割を果たす。
前記ジグ400は図9のように別途の機器であり、前記パウチ型二次電池の内部圧力を測定するための装備の一つであることもできるが、前記パウチ型二次電池が外部機器に連結されて作動するときに前記パウチ型二次電池が装着される部分に代替されることができるというのは明らかである。前記のように、パウチ型二次電池が装着される部分は前記パウチ型二次電池のサイズとほぼ同じサイズを有するように形成され、ある程度の強度を有する空間であることができる。仮に、前記パウチ型二次電池がバッテリーモジュール又はバッテリーパックを構成する場合、前記バッテリーモジュール又はバッテリーパックのパウチ型二次電池収納部が前記パウチ型二次電池のサイズと同じサイズを有するように構成されることもできる。
前記圧力伝達装置500は、外部機器に通信方式で圧力情報を伝達することができる。ここで、前記圧力伝達装置500は、図9及び図10に示すように、前記圧力感知装置300とは別途の部材として存在することもできるが、圧力感知装置300と一体に形成され、圧力を測定した後すぐ外部に伝達することもできる。
本発明による圧力測定方法は、(S1)前述したパウチ型二次電池の上部及び下部をジグ400で押圧した状態で圧力を測定する。この際、圧力測定は、(S2)前記押圧されたパウチ型二次電池に装着された圧力感知装置300によって遂行する。前述したように、本発明による圧力感知装置300は前記パウチ型二次電池の内部圧力を直接測定する。ここで、前記圧力感知装置300は前記パウチ型二次電池の内部で発生した圧力の情報を圧力伝達装置500に伝達して、前記圧力伝達装置500から外部機器に圧力情報を伝達する。ここで、前記圧力感知装置300自体から外部機器に圧力情報を伝達することもできる。
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
以上で説明したように、本発明によるパウチ型二次電池は、パウチ型二次電池の内部圧力を直接的に測定してパウチ型二次電池の内部のガス量を把握し、これによって電池の異常有無を把握することができる。
また、パウチ型二次電池の寿命を正確に知ることができるので、パウチ型二次電池を使う使用者の安全性が向上し、使用者が実時間でパウチ型二次電池の寿命及び異常有無を確認することができる利点がある。
10、100 ケース
11、110 収納部
20、200 電極組立体
30、300、300(a)、300(b) 圧力感知装置
120 テラス部
130 ガスポケット
210 積層体
220 電極タブ
230 電極リード
310 測定部
311 伝達部
320 連結端子
330 貫通部
400 ジグ
500 圧力伝達装置
F 押圧力

Claims (8)

  1. 電極組立体を収納することができる収納部を備えるケースと、
    非接触方式で圧力を測定する圧力感知装置と、
    を含み、
    前記圧力感知装置は前記ケースを貫通して前記ケースの内部から外部に延びており、
    前記圧力感知装置は、
    前記ケースの内部に位置して圧力を測定する測定部と、
    前記ケースの外部に位置して前記測定部と外部計測器を連結する連結端子と、
    前記測定部と前記連結端子との間に位置し、前記ケースを密封するときに一緒に密封される貫通部と、
    を含み、
    前記貫通部の少なくとも一部は絶縁フィルムが除去された結合部を含み、
    前記結合部は前記圧力感知装置の基板が位置しない部分に設けられ、
    前記結合部の外面が銅を含む、パウチ型二次電池。
  2. 前記圧力感知装置は前記収納部に設けられる、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
  3. 前記電極組立体は、正極、分離膜及び負極からなる積層体、前記積層体から突出して前記積層体を外部と電気的に連結するための一つ以上の電極タブ、及び前記電極タブと電気的に連結されて前記ケースの外部に突出する電極リードを含み、
    前記電極タブによって形成された空間に前記圧力感知装置が設けられる、請求項2に記載のパウチ型二次電池。
  4. 前記ケースは前記収納部の内部で発生したガスを収容することができるガスポケットをさらに備え、前記圧力感知装置は前記ガスポケットに設けられる、請求項1から3のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
  5. 前記測定部は内部に流動体を備えて圧力を感知する、請求項に記載のパウチ型二次電池。
  6. 請求項1からのいずれか一項に記載のパウチ型二次電池の上部及び下部を押圧するジグと、
    前記パウチ型二次電池の内部から外部に突出する前記圧力感知装置と連結され、外部機器に前記圧力の情報を伝達する圧力伝達装置と、
    を含む、圧力測定装置。
  7. 前記圧力伝達装置は前記外部機器に無線通信で圧力情報を伝達する、請求項に記載の圧力測定装置。
  8. (S1)請求項1からのいずれか一項に記載のパウチ型二次電池の上部及び下部をジグで押圧する押圧段階と、
    (S2)前記押圧されたパウチ型二次電池に装着された前記圧力感知装置が感知した情報を圧力伝達装置に伝達する段階と、
    (S3)前記圧力伝達装置が外部機器に圧力情報を伝達する段階と、
    を含む、圧力測定方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230142248A (ko) 2022-04-01 2023-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 연성회로기판을 포함하는 파우치형 전지셀

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076265A (ja) 2007-09-19 2009-04-09 Panasonic Corp 電池パック
JP2013065515A (ja) 2011-09-20 2013-04-11 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
WO2016009989A1 (ja) 2014-07-14 2016-01-21 株式会社カネカ 組電池及びそれを複数含む蓄電ユニット
JP2016027539A (ja) 2014-06-30 2016-02-18 東洋ゴム工業株式会社 組電池の異常判定方法及び組電池の異常判定装置
US20160064780A1 (en) 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Methods for determining and controlling battery expansion
JP2016076136A (ja) 2014-10-08 2016-05-12 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 圧力センサ付きタッチパネルおよびその製造方法、並びにタッチパネル付き表示装置
JP2017062161A (ja) 2015-09-24 2017-03-30 日本メクトロン株式会社 感圧素子および圧力センサ
JP2018125264A (ja) 2017-02-03 2018-08-09 オムロン株式会社 異常検出装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4647133A (en) * 1985-04-18 1987-03-03 Innovus Electrical interconnect system
JP2000251949A (ja) * 1999-02-24 2000-09-14 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型蓄電池
JP2002313431A (ja) * 2001-04-11 2002-10-25 Mitsubishi Materials Corp 非水電解質二次電池
US20100215995A1 (en) * 2009-02-10 2010-08-26 National Semiconductor Corporation Magnetic state of charge sensor for a battery
DE102009051315A1 (de) * 2009-10-29 2011-07-14 Continental Automotive GmbH, 30165 Batteriezelle mit Gasreservoir
WO2012030080A2 (ko) * 2010-08-30 2012-03-08 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 이차전지
KR101221101B1 (ko) * 2010-09-16 2013-01-11 정윤이 이차 전지
DE102010050040A1 (de) * 2010-10-29 2012-05-03 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung
CN102496750B (zh) * 2011-12-20 2014-10-08 华为技术有限公司 电池
WO2014104728A1 (ko) * 2012-12-24 2014-07-03 주식회사 엘지화학 내구성 향상을 위해 실링 마진을 가진 파우치형 이차 전지
US9631997B2 (en) * 2013-05-14 2017-04-25 Infineon Technologies Ag Apparatus for measuring a pressure, a method for manufacturing an apparatus for measuring a pressure and a battery
JP2015158442A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 エスペック株式会社 電池試験装置
JP6186339B2 (ja) * 2014-06-27 2017-08-23 東洋ゴム工業株式会社 密閉型二次電池の監視センサ、密閉型二次電池、及び、密閉型二次電池の監視方法
KR101950463B1 (ko) 2015-10-06 2019-02-20 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
KR20170050926A (ko) * 2015-11-02 2017-05-11 주식회사 엘지화학 가스 배출부의 변위를 감지하여 배터리 셀 스웰링을 방지하는 이차 전지, 이차 전지 충전 시스템 및 이차 전지 제조 방법
KR20170093594A (ko) * 2016-02-05 2017-08-16 주식회사 엘지화학 직접 가스 포집 가능한 파우치형 이차전지
JP2018142525A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG 蓄電素子及び蓄電素子の制御方法
US10416237B2 (en) * 2017-09-18 2019-09-17 Electricfil Corporation Battery sensor assembly for use in and electric vehicle or the like
KR102150759B1 (ko) * 2017-10-26 2020-09-01 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 압력변화 측정을 위한 부품 및 이를 이용한 파우치형 전지의 압력변화 측정 방법
KR102311028B1 (ko) * 2017-12-26 2021-10-07 주식회사 엘지에너지솔루션 압력 센서가 내장된 원통형 전지 및 원통형 전지 내부 압력 측정 방법
KR102203839B1 (ko) * 2018-01-09 2021-01-15 주식회사 엘지화학 히든형 가스 포켓부를 갖는 파우치형 전지 케이스, 이를 구비한 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
EP3842677A4 (en) * 2018-08-20 2022-05-18 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Valve device, storage body, power storage device, and method for attaching valve device
KR102527981B1 (ko) * 2018-08-31 2023-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법
KR102693244B1 (ko) 2018-11-21 2024-08-12 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
EP3972035A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-23 Dukosi Limited Pouch cell battery assembly
US20230291017A1 (en) * 2020-12-28 2023-09-14 Lg Energy Solution, Ltd. Flexible Printed Circuit Board for Measuring Internal Pressure of Pouch Cell, and Method of Measuring Internal Pressure of Pouch Cell

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076265A (ja) 2007-09-19 2009-04-09 Panasonic Corp 電池パック
JP2013065515A (ja) 2011-09-20 2013-04-11 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
JP2016027539A (ja) 2014-06-30 2016-02-18 東洋ゴム工業株式会社 組電池の異常判定方法及び組電池の異常判定装置
WO2016009989A1 (ja) 2014-07-14 2016-01-21 株式会社カネカ 組電池及びそれを複数含む蓄電ユニット
US20160064780A1 (en) 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Methods for determining and controlling battery expansion
JP2016076136A (ja) 2014-10-08 2016-05-12 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 圧力センサ付きタッチパネルおよびその製造方法、並びにタッチパネル付き表示装置
JP2017062161A (ja) 2015-09-24 2017-03-30 日本メクトロン株式会社 感圧素子および圧力センサ
JP2018125264A (ja) 2017-02-03 2018-08-09 オムロン株式会社 異常検出装置

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