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KR102681885B1 - 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 Download PDF

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KR102681885B1
KR102681885B1 KR1020230182297A KR20230182297A KR102681885B1 KR 102681885 B1 KR102681885 B1 KR 102681885B1 KR 1020230182297 A KR1020230182297 A KR 1020230182297A KR 20230182297 A KR20230182297 A KR 20230182297A KR 102681885 B1 KR102681885 B1 KR 102681885B1
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김상훈
강민형
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극 조립체가 수납부에 장착되고, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극 조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내부로부터 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 연장된 가스배출부가 형성되어 있고, 상기 전지 케이스 내부에서 발생된 가스가 상기 가스배출부 내에서 유동하고 상기 리드 필름을 투과하여 외부로 배출된다.

Description

전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 {BATTERY CELL AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
이러한 이차 전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 여기서, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중에서도, 특히 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 작은 중량, 용이한 변형 형태 등을 이유로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다. 도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전지셀(10) 전극 조립체(11)가 수납부(21)에 장착되고, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부(25)를 포함하는 전지 케이스(20)를 포함한다. 여기서, 실링부(25)를 경유하여 전지 케이스(20)의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드(30)를 포함하며, 전극 리드(30)의 상하부와 실링부(25) 사이에는 리드 필름(40)이 위치한다.
그러나, 최근 전지셀의 에너지 밀도가 증가함에 따라, 전지셀 내부에서 발생하는 가스량 또한 증가되는 문제가 있다. 종래의 전지셀(10)의 경우, 전지셀 내부에서 발생된 가스가 배출될 수 있는 부품이 포함되어 있지 않아, 전지셀은 가스 발생으로 인해 벤팅 현상이 발생될 수 있다. 이와 더불어, 벤팅 현상에 의해 손상된 전지셀은 수분이 내부로 침투할 수 있어, 부반응이 발생될 수 있고, 전지 성능 저하 및 추가적인 가스 발생 또한 초래되는 문제가 있다. 이에 따라, 전지셀 내부에서 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀을 개발할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은, 전극 조립체가 수납부에 장착되고, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스; 상기 전극 조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및 상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고, 상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내부로부터 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 연장된 가스배출부가 형성되어 있고, 상기 전지 케이스 내부에서 발생된 가스가 상기 가스배출부 내에서 유동하고 상기 리드 필름을 투과하여 외부로 배출된다.
상기 가스배출부는 상기 전지 케이스의 내부를 향해 개방되어 있다.
상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로 상기 가스배출부의 전면 및 양측면은 폐쇄되어 있을 수 있다.
상기 가스배출부의 표면 중 적어도 일부를 덮는 내부층을 더 포함할 수 있다.
상기 내부층을 이루는 소재는, 상기 리드 필름을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높고, 전해액에 반응하지 않을 수 있다.
상기 리드 필름은 폴리올레핀 계열의 물질을 포함하고, 상기 내부층은 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 내부층은 상기 가스배출부에 코팅되어 있거나, 별도의 필름으로 제조되어 상기 가스배출부에 부착되어 있을 수 있다.
상기 내부층은 물(H2O)과 반응하는 게터(getter) 물질을 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스 내부에서 발생된 가스가 상기 가스배출부 내부로 유입시 상기 가스배출부의 내면이 서로 이격될 수 있다.
상기 리드 필름은 상기 전극 리드보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
상기 리드 필름은 상기 실링부의 길이보다 큰 길이를 가지고, 상기 전극 리드의 길이보다 작은 길이를 가질 수 있다.
상기 가스배출부는 상기 전극 리드보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
상기 리드 필름은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함하고, 상기 제1 리드 필름은 상기 전극 리드의 상부에 위치하고, 상기 제2 리드 필름은 상기 전극 리드의 하부에 위치할 수 있다.
상기 가스배출부가 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름에 각각 형성되어 있을 수 있다.
상기 전극 리드는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치하고, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 리드 필름 내에 형성되어 있는 상기 가스배출부의 단부는 상기 전지 케이스의 외측면보다 외측에 위치할 수 있다.
상기 전지 케이스의 내부를 향해 개방되어 있는 상기 가스배출부의 단부는 상기 전지 케이스의 내측면보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 리드 필름은 상기 실링부와 함께 열융착되고, 상기 가스배출부는 열융착되지 않은 상태로 보존되어 공란으로 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 상술한 전지셀을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 투과면적이 최대화된 리드필름이 부착된 전극 리드를 포함하는 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하여, 전지셀 내부에 발생된 가스의 외부 배출량이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지셀의 상면도이다.
도 2는 도 1에서 a-a' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 3에서 b-b' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 7에서 전지셀 내부에서 발생된 가스가 외부로 배출되는 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9는 실험예 1에 따른 전지 셀의 단면을 나타내는 도면이다.
도 10은 실험예 2에 따른 전지 셀 내 가스 압력을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 파우치 전지셀(100)에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 파우치 전지셀(100)의 양측면 중 일측면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 타측면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 전지셀의 상면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(100)은 전지 케이스(200), 전극 리드(300), 및 리드 필름(400)을 포함한다.
전지 케이스(200)는 전극 조립체(110)가 수납부(210)에 장착되고, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부(250)를 포함한다. 전지 케이스(200)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 케이스(200)는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층, 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성될 수 있다.
또한, 전극 조립체(110)는 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체(110)는 양극, 음극, 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 전극 리드(300) 및 리드 필름(400)을 중심으로 설명한다.
도 4는 도 3의 전지셀에 포함된 전극 리드의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전극 리드(300)는 전극 조립체(110)에 포함된 전극 탭(미도시됨)과 전기적으로 연결되고, 실링부(250)를 경유하여 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 실링부(250)에 대응되는 부분에 위치한다. 이에 따라, 리드 필름(400)은 열융착 시 전극 리드(300)에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
또한, 리드 필름(400)은 전극 리드(300) 보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 상기 리드 필름은 상기 실링부의 길이보다 큰 길이를 가지고, 상기 전극 리드의 길이보다 작은 길이를 가질 수 있다. 이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 전기적 연결을 방해하지 않으면서도, 전극 리드(300)의 측면이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 리드 필름(400)은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함하고, 상기 제1 리드 필름은 전극 리드(300)의 상부에 위치하고, 상기 제2 리드 필름은 전극 리드(300)의 하부에 위치할 수 있다. 이 때, 전극 리드(300)는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치한 상태에서 실링부(250)와 함께 열융착되어, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 연결되어 있을 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 측면이 외부로 노출되는 것을 방지하면서도, 실링부(250)와 전극 리드(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 4에서 c-c' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 6은 도 4에서 d-d' 축을 따라 자른 단면도이다. 도 7은 도 3에서 b-b' 축을 따라 자른 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 리드 필름(400)은 전지 케이스(200)의 내부로부터 전지 케이스(200)의 외측 방향으로 연장된 가스배출부(450)가 형성되어 있으며, 가스배출부(450)는 전지 케이스(200) 내부를 향해 개방되어 있다. 또한, 가스배출부(450)는 전극 리드(300)의 돌출 방향을 기준으로 가스배출부(450)의 전면 및 양측면이 폐쇄되어 있을 수 있다. 여기서, 가스배출부(450)는 리드 필름(400) 내에서 전지 케이스(200) 내부를 향해 개방되어 있는 면을 제외한 나머지 면들이 서로 비접착되어 있는 부분을 의미할 수 있다. 또한, 가스배출부(450)는 전극 리드(300)보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 가스배출부(450) 내에서 유동할 수 있다. 또한, 리드 필름(400)은 소정의 압력 이상이 되면 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 가스배출부(450)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다. 또한, 리드 필름(400)은 가스배출부(450)에 의해 기체의 투과 면적이 최대화될 수 있어, 대량의 기체를 배출할 수 있다.
또한, 리드 필름(400)은 가스배출부(450)의 표면 중 적어도 일부를 덮는 내부층(410)을 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 내부층(410)은 가스배출부(450)의 표면 전체를 덮을 수 있다. 여기서, 내부층(410)은 가스배출부(450)에 코팅되어 있거나, 별도의 필름으로 제조되어 가스배출부(450)에 부착될 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 전극 리드(300)의 상하부 중 적어도 어느 하나에 위치한 상태에서 실링부(250)와 함께 열융착되더라도, 내부층(410)에 의해 가스배출부(450)가 열융착되지 않은 상태로 보존될 수 있다.
보다 구체적으로, 내부층(410)은 리드 필름(400)을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높은 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 내부층(410)은 전지 케이스(200) 내에 포함되는 전해액에 반응하지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로, 리드 필름(400)은 폴리올레핀 계열의 물질을 포함하고, 내부층(410)은 폴리올레핀 계열, 불소 계열, 및 다공성 세라믹 계열 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 내부층(410)은 게터(getter) 물질을 포함하여, 가스 투과도는 높이되 수분 침투도는 최소화할 수 있다. 일 예로, 상기 게터(getter) 물질은 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 염화리튬(LiCl), 실리카(SiO2) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 물(H2O)과 반응하는 물질이라면 사용될 수 있다.
이에 따라, 내부층(410)은 상술한 소재로 이루어져, 전해액과 별도의 반응을 하지 않으면서, 고온의 열융착 과정에서 열융착, 열변형 등이 발생되지 않아 가스배출부(450)가 공란으로 유지될 수 있다. 즉, 가스배출부(450)의 내면은 비접착 상태로 유지될 수 있다. 또한, 전지 케이스(200) 내 발생되는 가스가 가스배출부(450) 내부로 유입 시, 가스배출부(450)의 내면이 서로 이격되면서, 가스배출부(450) 내부에 유입된 가스가 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 또한 리드 필름(400)은 상술한 소재로 이루어져, 전지셀(100)의 기밀성을 유지할 수 있고, 내부 전해액의 누액 또한 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 리드 필름(400) 내에 형성되어 있는 가스배출부(450)의 단부는 전지 케이스(200)의 외측면보다 외측에 위치할 수 있다. 또한, 전지 케이스(200)의 내부를 향해 개방되어 있는 가스배출부(450)의 단부는 전지 케이스(200)의 내측면보다 내측에 위치할 수 있다.
이에 따라, 리드 필름(400)은 가스배출부(450)의 면적을 최대화하여, 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 노출되어 있는 내부층(410)의 면적이 최대화될 수 있다. 또한, 전지 케이스(200) 내부에서 발생된 가스의 투과 면적이 최대화될 수 있어, 대량의 기체를 배출할 수 있다.
도 8은 도 7에서 전지셀 내부에서 발생된 가스가 외부로 배출되는 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 도 7의 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스는 리드 필름(400)의 가스배출부(450)를 향해 흐를 수 있다. 이 때, 가스배출부(450)는 전지셀(100) 내부의 가스에 의해 도 7에 비해 상하부를 향해 팽창될 수 있다. 또한 도 8의 A와 같이, 전지셀(100) 내부의 가스가 소정의 압력 이상이 되면, 가스배출부(450)를 통해 전지셀(100) 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.
이에 따라, 도 2와 비교할 때, 리드 필름(400)에 가스배출부(450)가 위치함에 따라, 전지셀(100) 내부의 가스의 투과 면적 또한 최대화되면서, 전지셀(100) 내부에서 발생된 가스의 외부 배출량 또한 최대화될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은 상기에서 설명한 전지셀을 포함한다. 한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수도 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이하에서는, 보다 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 내용을 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
전지 케이스 내에 전극 조립체가 수납부에 장착하고, 전지 케이스의 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 셀을 제조하였다. 여기서, 전극 조립체에 포함된 전극 탭은 전극 리드와 전기적으로 연결되어 있고, 전극 리드는 실링부를 경유하여 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있다. 이 때, 전극 리드의 상부에서 실링부와 대응되는 위치에 리드 필름이 부착되어 있고, 리드 필름 내에 전지 케이스의 내부로부터 전지 케이스의 외측 방향으로 연장된 가스배출부가 형성되어 있다.
<비교예>
리드 필름 내에 별도의 가스배출부가 형성되지 않은 점을 제외하고는, 실시예와 동일하게 전지셀이 제조되었다.
<실험예 1- CT 촬영 이미지>
실시예의 전지 셀에 대하여, 리드 필름 및 전극 리드가 위치한 실링부를 중심으로 CT 촬영하여, 해당 부분에 대한 CT 촬영 이미지를 도 9와 같이 획득하였다.
도 9는 실험예 1에 따른 전지 셀의 단면을 나타내는 도면이다. 실시예의 전지 셀에서, 도 9(a)은 실시예의 전지 셀 내부 압력이 증가하기 전의 리드 필름 및 전극 리드의 단면을 CT 촬영한 이미지이며, 도 9(b)는 실시예의 전지 셀 내부에 가스를 주입하여, 실시예의 전지 셀 내부 압력이 증가한 후의 리드 필름 및 전극 리드의 단면을 CT 촬영한 이미지이다.
도 9(a)를 참조하면, 실시예의 전지 셀 내부 압력이 증가하기 전에는 리드 필름에 형성된 가스배출부를 중심으로 별다른 변화를 보이지 않는 것으로 확인된다. 그러나, 실시예의 전지 셀 내부 압력이 증가함에 따라, 도 9(b)와 같이, 리드 필름 내에 형성된 가스배출부가 상하 방향(화살표 방향)으로 이격되는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예와 같이, 전지 셀의 리드 필름 내에 가스배출부가 형성되어 있는 경우, 전지 셀 내부 압력이 증가할 때 가스배출부가 상하 방향으로 이격됨에 따라, 가스배출부 내부로 전지 셀 내부의 가스가 유입될 수 있다. 즉, 본 실시예의 전지 셀에 포함된 가스배출부는 전지 셀의 가스 배출 경로 역할을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2- 전지 셀 내 가스 압력 측정>
실시예 및 비교예의 전지 셀에 대하여, 시간 경과에 따른 전지 셀 내부의 가스 압력을 측정하였고, 그 결과를 도 10과 같이 나타내었다. 실시예의 전지 셀에서, 전지 셀의 초기 내부 압력은 1 기압이다.
도 10은 실험예 2에 따른 전지 셀 내 가스 압력을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 비교예에 따른 전지셀은 초기 내부 압력이 1기압인 상태에서, 시간이 경과함에 따라 내부 압력이 상대적으로 적게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이와 달리, 본 실시예에 따른 전지 셀은, 초기 내부 압력이 1기압인 상태에서, 시간이 경과함에 따라 내부 압력이 상대적으로 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전지 셀은 시간이 경과함에 따라 리드 필름 내에 형성된 가스배출부를 통해 내부 가스가 외부를 향해 효과적으로 배출되는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 셀은, 리드 필름 내에 형성된 가스배출부가 형성되어 있어, 전지 셀 내부의 압력 상승 시 가스배출부를 통해 가스가 외부로 용이하게 배출되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지셀
110: 전극 조립체
200: 전지 케이스
210: 수납부
250: 실링부
300: 전극 리드
400: 리드 필름
410: 내부층
450: 가스배출부

Claims (14)

  1. 전극 조립체가 수납부에 장착되고, 외주변이 열융착에 의해 밀봉된 구조의 실링부를 포함하는 전지 케이스;
    상기 전극 조립체에 포함된 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 실링부를 경유하여 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 돌출되어 있는 전극 리드; 및
    상기 전극 리드의 상부 및 하부 중 적어도 하나에서, 상기 실링부에 대응되는 부분에 위치하는 리드 필름을 포함하고,
    상기 리드 필름은 상기 전지 케이스의 내부로부터 상기 전지 케이스의 외측 방향으로 연장된 가스배출부가 형성되어 있고,
    상기 전지 케이스 내부에서 발생된 가스가 상기 가스배출부 내에서 유동하고 상기 리드 필름을 투과하여 외부로 배출되는 전지셀.
  2. 제1항에서,
    상기 가스배출부는 상기 전지 케이스의 내부를 향해 개방되어 있고, 상기 전극 리드의 돌출 방향을 기준으로 상기 가스배출부의 전면 및 양측면은 폐쇄되어 있는 전지셀.
  3. 제2항에서,
    상기 가스배출부의 표면 중 적어도 일부를 덮는 내부층을 더 포함하는 전지셀.
  4. 제3항에서,
    상기 내부층을 이루는 소재는, 상기 리드 필름을 이루는 소재 대비하여 녹는점이 높고, 전해액에 반응하지 않는 전지셀.
  5. 제3항에서,
    상기 내부층은 상기 가스배출부에 코팅되어 있거나, 별도의 필름으로 제조되어 상기 가스배출부에 부착되어 있는 전지셀.
  6. 제3항에서,
    상기 내부층은 물(H2O)과 반응하는 게터(getter) 물질을 포함하는 전지셀.
  7. 제1항에서,
    상기 전지 케이스 내부에서 발생된 가스가 상기 가스배출부 내부로 유입시 상기 가스배출부의 내면이 서로 이격되는 전지셀.
  8. 제1항에서,
    상기 가스배출부는 상기 전극 리드보다 넓은 폭을 가지는 전지셀.
  9. 제1항에서,
    상기 리드 필름은 제1 리드 필름 및 제2 리드 필름을 포함하고,
    상기 제1 리드 필름은 상기 전극 리드의 상부에 위치하고,
    상기 제2 리드 필름은 상기 전극 리드의 하부에 위치하며,
    상기 가스배출부가 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름에 각각 형성되어 있는 전지셀.
  10. 제9항에서,
    상기 전극 리드는 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름 사이에 위치하고, 상기 제1 리드 필름과 상기 제2 리드 필름은 서로 연결되어 있는 전지셀.
  11. 제1항에서,
    상기 리드 필름 내에 형성되어 있는 상기 가스배출부의 단부는 상기 전지 케이스의 외측면보다 외측에 위치하는 전지셀.
  12. 제11항에서,
    상기 전지 케이스의 내부를 향해 개방되어 있는 상기 가스배출부의 단부는 상기 전지 케이스의 내측면보다 내측에 위치하는 전지셀.
  13. 제1항에서,
    상기 리드 필름은 상기 실링부와 함께 열융착되고, 상기 가스배출부는 열융착되지 않은 상태로 보존되어 공란으로 유지되는 전지셀.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전지셀을 포함하는 전지 모듈.
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