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KR102268336B1 - Battery Cell of Improved Cooling Efficiency - Google Patents

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KR102268336B1
KR102268336B1 KR1020170002236A KR20170002236A KR102268336B1 KR 102268336 B1 KR102268336 B1 KR 102268336B1 KR 1020170002236 A KR1020170002236 A KR 1020170002236A KR 20170002236 A KR20170002236 A KR 20170002236A KR 102268336 B1 KR102268336 B1 KR 102268336B1
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KR
South Korea
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uncoated
heat
battery
extended
battery case
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KR1020170002236A
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Korean (ko)
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윤종건
최정석
김석구
김혜빈
오송택
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체가 수납부에 장착된 상태로 외주변이 열융착 되어 있는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 포함하고;
상기 전극조립체를 구성하는 적어도 하나의 전극은, 전극 탭이 형성되지 않은 방향들 중의 적어도 일측 방향으로, 전지케이스 외주변의 단부까지 연장된 무지부가 집전체에 형성되어 있으며;
상기 연장된 무지부는 전지케이스의 외주변에 함께 열융착 되어 있고;
상기 연장된 무지부가 개재된 상태로 열융착된 전지케이스 외주변의 실링부는 연장된 무지로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
The present invention includes an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure, and a battery case made of a laminate sheet to which an outer periphery is heat-sealed while the electrode assembly is mounted in a receiving unit;
at least one electrode constituting the electrode assembly has an uncoated portion extending to an end of the outer periphery of the battery case in at least one direction among directions in which the electrode tab is not formed is formed on the current collector;
The extended uncoated part is heat-sealed together on the outer periphery of the battery case;
A battery cell, characterized in that the sealing part around the outer periphery of the battery case heat-sealed with the extended uncoated part interposed therebetween is coupled to a C-shaped molding clamp having a structure capable of removing heat transferred from the extended plain fabric by thermal conduction. provides

Description

냉각 효율성이 향상된 전지셀 {Battery Cell of Improved Cooling Efficiency}Battery Cell of Improved Cooling Efficiency}

본 발명은, 냉각 효율성이 향상된 전지셀에 관한 것으로, 상세하게는, 적어도 하나의 전극의 무지부가 전지케이스의 외주변의 단부까지 연장되어 열융착되어 있고, 이러한 전지케이스 외주변의 실링부는, 연장된 무지부로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합되어 있어 냉각 효율성을 현저히 향상시킨 전지셀에 관한 것이다. The present invention relates to a battery cell with improved cooling efficiency, and specifically, the uncoated portion of at least one electrode is extended to the end of the outer periphery of the battery case and heat-sealed, and the sealing portion of the outer periphery of the battery case is extended It relates to a battery cell that remarkably improves cooling efficiency by being coupled to a C-shaped molding clamp having a structure that can remove heat transferred from the uncoated area by heat conduction.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries exhibiting high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate. has been commercialized and widely used.

또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.In addition, as interest in environmental issues grows, research on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace vehicles using fossil fuels such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, is being conducted. . Although nickel-metal hydride secondary batteries are mainly used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, research using lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage is being actively conducted, and some are in the commercialization stage.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.While one or two or three battery cells are used per device in small mobile devices, medium-to-large battery modules electrically connecting a plurality of battery cells are used in mid-to-large devices such as automobiles due to the need for high output and large capacity.

이러한 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으며, 충방전 과정에서 전지의 내부 저항에 의한 발열로 전지 온도가 상승하게 된다. 특히, 방전시에는 전지 내부에서의 발열 반응열까지 더해지므로, 발열의 정도가 더욱 크고, 그에 따른 온도 상승은 더욱 커지게 된다. 전지의 온도가 상승하게 되면, 전지의 수명 특성이 나빠지고 부반응에 의한 가스 발생 등의 문제가 발생하게 되므로, 전지를 냉각하는 것이 중요한 요소로 작용하게 된다.These battery cells are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, and during the charging and discharging process, the battery temperature rises due to heat generated by the internal resistance of the battery. In particular, since the heat of exothermic reaction inside the battery is added during discharging, the degree of heat generation is greater, and the temperature rises accordingly. When the temperature of the battery rises, the lifespan characteristics of the battery deteriorate and problems such as gas generation due to side reactions occur, so cooling the battery acts as an important factor.

더욱이, 최근 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.Moreover, since the laminate sheet of the pouch-type battery, which is widely used recently, is coated with a polymer material with low thermal conductivity, it is difficult to effectively cool the temperature of the entire battery cell.

특히, 전기자동차의 경우와 같이, 고출력을 내기 위하여 큰 전류를 사용하는 경우에는 전지의 발열이 더욱 크며, 충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면 열 축적이 발생하므로, 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지인 전지팩은 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.In particular, as in the case of an electric vehicle, when a large current is used to generate a high output, the heat of the battery is greater, and if the heat of the battery module generated during the charging and discharging process is not effectively removed, heat accumulation occurs, as a result, the battery It accelerates the deterioration of the module, and in some cases may cause fire or explosion. Accordingly, the battery pack, which is a high-output, large-capacity battery, requires a cooling system for cooling the battery cells contained therein.

또한, 최근 전지의 용량을 크게 하고 가격을 낮추기 위해서, 개별 전지의 용량이 커지고 있으며, 이에 따라 전지 발열의 문제도 심각해지고 있다.In addition, in order to increase the capacity of the battery and lower the price in recent years, the capacity of the individual battery is increasing, and accordingly, the problem of heat generation of the battery is also serious.

또한, 침상 도체의 관통 등에 대한 내부 단락이 발생시, 온도 상승을 균일하게 억제할 수 없고, 외부 충격에 대한 전지의 강도도 낮으므로, 전지의 안전성 확보 측면에서도 한계가 있다.In addition, when an internal short circuit occurs due to penetration of the needle-shaped conductor, etc., the temperature rise cannot be uniformly suppressed, and the strength of the battery against external impact is also low, so there is a limit in terms of securing the safety of the battery.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 비효율적인 직접 공냉 방식, 효율성은 향상되지만 비용이 많이 드는 방열판을 사용하는 간접 공냉 방식, 방열판 내에 수로를 만들어 냉각수를 흘려서 냉각하는 수냉 방식 등이 사용되어 왔다.In order to solve the above problems, an inefficient direct air cooling method, an indirect air cooling method using a heat sink that improves efficiency but is expensive, and a water cooling method in which a water channel is made in the heat sink and cooled by flowing cooling water has been used.

그러나, 전지셀 외부 냉각에 의존하는 방식은, 전지의 두께가 두꺼워지는 경우, 전지셀 내부의 중심에서 상승한 온도가 전지셀 외부에 있는 방열판으로의 온도 전달이 쉽지 않기 때문에, 전지셀 전체의 온도를 균일하게 냉각시킬 수 없다.However, in the method that relies on external cooling of the battery cell, when the thickness of the battery is increased, the temperature of the entire battery cell is lowered because the temperature increased from the center of the battery cell is not easily transferred to the heat sink outside the battery cell. It cannot be cooled uniformly.

이에, 전극집전체에 냉각용 탭을 결합하고, 이를 전지 외부로 꺼내는 형식으로 전도에 의한 열전달 방식도 개발되었으나, 이 역시 소망하는 정도의 충분한 냉각이 이루어지지 못하며, 전지셀들로부터 방출되는 열에 비해 냉각 속도가 현저히 저하되는 문제가 있었다. Accordingly, a heat transfer method by conduction has been developed in the form of coupling a cooling tab to the electrode current collector and taking it out of the battery, but this also does not achieve sufficient cooling to a desired degree, and compared to the heat emitted from the battery cells. There was a problem that the cooling rate was significantly lowered.

따라서, 충방전 과정에서 생기는 발열, 및 외부 충격, 침상 도체의 관통 등에 의한 내부 단락시, 보다 효율적인 냉각이 가능하여 안전성이 향상된 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery cell with improved safety by enabling more efficient cooling during internal short circuits caused by heat generated during charging and discharging, external shocks, penetration of needle-shaped conductors, and the like.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 다양한 실험과 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 전극조립체를 구성하는 적어도 하나의 전극의 무지부를 전지케이스 외주변의 단부까지 연장하여 함께 융착하고, 연장된 무지부가 개재된 상태로 열융착된 전지케이스 외주변의 실링부를 연장된 무지부로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합시키는 경우, 충방전 과정에서 생기는 발열, 및 외부 충격, 침상 도체의 관통 등에 의한 내부 단락시, 전극조립체 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있으며, 냉각속도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, C형 몰딩 클램프에 의해 전지케이스 외주변 실링부를 다시 한번 고정하므로, 전지 안전성 확보가 더욱 용이한 것을 확인하고 본 발명에 이르렀다. After repeating various experiments and in-depth research, the inventors of the present application extend the uncoated part of at least one electrode constituting the electrode assembly to the end of the outer periphery of the battery case and fusion them together, and heat the uncoated part with the extended uncoated part interposed therebetween. When the sealing part on the periphery of the fused battery case is coupled to the C-shaped molding clamp having a structure that can remove the heat transferred from the extended uncoated part by heat conduction, heat generated during charging and discharging, external shock, and needle-shaped conductor In case of an internal short circuit due to penetration, etc., heat generated inside the electrode assembly can be effectively discharged to the outside, and the cooling rate can be improved, and the sealing part around the outer periphery of the battery case is fixed once again by the C-shaped molding clamp, It was confirmed that it was easier to secure battery safety, and the present invention was reached.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체가 수납부에 장착된 상태로 외주변이 열융착 되어 있는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 포함하고;A battery cell according to the present invention for achieving this object is a battery case made of an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure, and a laminate sheet to which the outer periphery is heat-sealed while the electrode assembly is mounted in a receiving part. including;

상기 전극조립체를 구성하는 적어도 하나의 전극은, 전극 탭이 형성되지 않은 방향들 중의 적어도 일측 방향으로, 전지케이스 외주변의 단부까지 연장된 무지부가 집전체에 형성되어 있으며;the at least one electrode constituting the electrode assembly has an uncoated portion extending to an end of the outer periphery of the battery case in at least one direction among directions in which the electrode tab is not formed is formed on the current collector;

상기 연장된 무지부는 전지케이스의 외주변에 함께 열융착 되어 있고;The extended uncoated portion is heat-sealed together on the outer periphery of the battery case;

상기 연장된 무지부가 개재된 상태로 열융착된 전지케이스 외주변의 실링부는 연장된 무지로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.The sealing portion around the outer periphery of the battery case heat-sealed with the extended uncoated portion interposed therebetween is coupled to a C-shaped molding clamp having a structure capable of removing heat transferred from the extended uncoated portion by thermal conduction.

이때, 전지케이스의 열융착 부위와 만나는 연장된 무지부의 일면 또는 양면에는 절연성 확보를 위한 절연성 테이프가 부착되어 있을 수 있다.In this case, an insulating tape for securing insulation may be attached to one or both surfaces of the extended uncoated portion meeting the heat-sealed portion of the battery case.

앞서 설명한 바와 같이, 전극집전체에 냉각용 탭을 결합하고, 이를 전지 외부로 노출시키는 것만으로는 전지 내부에서 외부로 직접 열전도가 가능하기는 하나, 외부에서의 열 냉각에 한계가 있고, 외부로 방열부재를 노출시킨다고 하더라도, 그 노출된 부분은 극히 적어서, 외부에서의 냉각 속도가 매우 더딘 바, 충분한 냉각효과를 얻을 수 없다.As described above, direct heat conduction from the inside of the battery to the outside is possible only by coupling the cooling tab to the electrode current collector and exposing it to the outside of the battery, but there is a limit to thermal cooling from the outside, Even if the heat dissipation member is exposed, the exposed portion is very small, and the cooling rate from the outside is very slow, so that a sufficient cooling effect cannot be obtained.

반면에, 본원발명의 전지셀은 전극집전체의 무지부를 전지셀의 단부까지 연장시키고 이를 냉각 효과를 가지는 C형 몰딩 클램프에 결합시킴으로써, 외부에서 냉각 속도를 향상시킬 수 있는 수단을 제공하는 바, 충방전에 따른 열발생 및 침상 도체의 관통에 따른 내부 단락의 발생시, 냉각속도를 올려 발화를 막고, 더 나아가 C형 몰딩 클램프에 의해 실링부가 압착되는 바, 무지부의 개재로 저하될 수 있는 전지케이스의 실링강도를 높여 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다On the other hand, the battery cell of the present invention extends the uncoated part of the electrode current collector to the end of the battery cell and couples it to a C-shaped molding clamp having a cooling effect, thereby providing a means for improving the cooling rate from the outside, In the event of heat generation due to charging and discharging and internal short circuit due to penetration of the needle-shaped conductor, the cooling rate is increased to prevent ignition, and furthermore, the sealing part is compressed by the C-shaped molding clamp, and the battery case can be deteriorated due to the interposition of the uncoated part Battery safety can be further improved by increasing the sealing strength of

더욱이, 상기 연장된 무지부와 C형 몰딩 클램프와의 결합에 의해 더욱 향상된 냉각 효과를 얻기 위해, 상기 연장된 무지부는 그것의 일측 단부가 외부로 노출된 상태로, 전지케이스의 외주변에 함께 열융착되어 있을 수 있고, 상기 C형 몰딩 클램프는, 열전도가 가능한 방열 바(bar) 또는 수냉 또는 공냉이 가능한 방열 관이 내부에 삽입되어 있고, 상기 실링부의 삽입을 위한 슬릿이 일면에 형성되어 있는 구조로 이루어져, 상기 C형 몰딩 클램프의 슬릿에 실링부가 삽입된 상태로 연장된 무지부와 C형 몰딩 클램프 내부의 방열 바 또는 방열 관이 열적으로 접촉되어 있을 수 있다.In addition, in order to obtain a more improved cooling effect by combining the extended uncoated region with the C-shaped molding clamp, the extended uncoated region is heated together on the outer periphery of the battery case with one end of the extended uncoated region exposed to the outside. It may be fused, and the C-shaped molding clamp has a structure in which a heat dissipation bar capable of heat conduction or a heat dissipation tube capable of water cooling or air cooling is inserted therein, and a slit for insertion of the sealing part is formed on one surface. of the C-type molding clamp, the uncoated portion extending with the sealing portion inserted into the slit of the C-type molding clamp may be in thermal contact with the heat dissipation bar or heat dissipation tube inside the C-type molding clamp.

즉, 상기 연장된 무지부의 일단부가 C형 몰딩 클램프의 방열 바 또는 방열 관에 직접 접촉하고 상기 방열 바는 열전도에 의해, 방열 관은 공냉 또는 수냉에 의해 추가적인 냉각이 가능하므로, 보다 냉각 속도를 높여 더욱 빠르게 방열이 가능하다.That is, one end of the extended uncoated part directly contacts the heat dissipation bar or heat dissipation tube of the C-shaped molding clamp, and the heat dissipation bar can be additionally cooled by heat conduction and the heat dissipation tube by air cooling or water cooling. It can dissipate heat faster.

더욱 상세하게는, 온전히 열전도에 의한 것보다 공냉 또는 수냉으로 공기 또는 물의 접촉에 의해 냉각속도가 현저히 향상되므로, 상기 C형 몰딩 클램프 내부에는 방열 관이 형성되어 있을 수 있다.More specifically, since the cooling rate is significantly improved by contact with air or water by air cooling or water cooling rather than by heat conduction entirely, a heat dissipation tube may be formed inside the C-shaped molding clamp.

한편, 상기 연장된 무지부의 형성 위치와 관련하여, 상기 전극조립체를 구성하는 전극들 중에서 둘 이상의 전극들은 연장된 무지부를 집전체에 포함하고 있으며; 상기 연장된 무지부들 중에서 동일한 극성의 무지부들은 같은 방향으로 연장되어 있고, 다른 극성의 무지부들은 반대 방향으로 연장되어 있을 수 있다.Meanwhile, with respect to the formation position of the extended uncoated area, two or more electrodes among the electrodes constituting the electrode assembly include the extended uncoated area in the current collector; Among the extended uncoated areas, uncoated areas of the same polarity may extend in the same direction, and uncoated areas of different polarities may extend in opposite directions.

상기 연장된 무지부는 전지케이스의 실링부에 개재되는 바, 서로 다른 극성의 전극으로부터 연장된 무지부가 같은 방향에 개재될 수도 있지만, 이 경우, 단락을 방지하기 위해 연장된 무지부의 폭, 즉 전극 길이 방향으로의 폭을 각각 50% 이하로 감소시켜야 하고, 이 경우, 냉각 효율이 떨어질 수 있는 바, 서로 다른 극성의 전극으로부터 연장된 무지부들은 서로 반대 방향으로 연장됨이 바람직하다.Since the extended uncoated portion is interposed in the sealing portion of the battery case, uncoated portions extending from electrodes of different polarities may be interposed in the same direction, but in this case, the width of the extended uncoated portion, that is, the electrode length to prevent a short circuit. The width in each direction must be reduced to 50% or less, and in this case, cooling efficiency may be reduced, so it is preferable that uncoated regions extending from electrodes of different polarities extend in opposite directions.

또한, 연장된 무지부는 극성이 동일한 경우, 일측으로만 형성될 수도 있지만, 극성이 동일한지 상이한지와 관계 없이, 냉각 효과를 상승시키기 위해 전지케이스의 양측면으로 형성되는 것이 바람직하고, 하나의 구체적인 예에서, 전극조립체를 구성하는 전극들 중에서 전극조립체의 중간부에 위치하는 하나 이상의 전극이, 전지케이스의 양측 외주변의 단부까지 연장된 무지부를, 집전체에 포함하고, 이들이 C형 몰딩 클램프의 방열 바 또는 방열 관에 열적 접촉되어 있을 수 있다.In addition, the extended uncoated portion may be formed on only one side when the polarity is the same, but is preferably formed on both sides of the battery case in order to increase the cooling effect, regardless of whether the polarity is the same or different. In the present invention, one or more electrodes positioned in the middle of the electrode assembly among the electrodes constituting the electrode assembly include uncoated parts extending to the ends of the outer periphery of both sides of the battery case in the current collector, and these are heat dissipation of the C-shaped molding clamp. It may be in thermal contact with the bar or heat sink.

여기서, 상기 중간부는 전극조립체의 적층방향, 두께방향을 기준으로 중심에서 상하로 인접한 두 개의 전극을 포함하는 정도를 의미한다.Here, the middle portion refers to the degree of including two electrodes vertically adjacent from the center based on the stacking direction and the thickness direction of the electrode assembly.

또는, 또 하나의 구체적인 예에서, 전극조립체의 양측 최외곽에 위치하는 전극들이, 전지케이스 외주변의 단부까지 연장된 무지부를, 집전체에 포함하고 있고, 상기 무지부들은 서로 다른 방향으로 연장되어 C형 몰딩 클램프의 방열 바 또는 방열 관에 열적 접촉되어 있을 수 있다.Alternatively, in another specific example, the electrodes positioned on the outermost sides of the electrode assembly include uncoated portions extending to the ends of the outer periphery of the battery case in the current collector, and the uncoated portions extend in different directions. It may be in thermal contact with the heatsink bar or heatsink tube of the C-molding clamp.

이때, 상기 전극조립체가 전지케이스의 내장되고, 상기 연장된 무지부가 실링부에서 함께 열융착되기 위해 전지케이스의 구조를 고려하면, 상기 연장된 무지부는 전극조립체의 중간부에 위치하는 전극으로부터 형성되는 것이 보다 바람직하다.At this time, when the electrode assembly is embedded in the battery case, and the structure of the battery case is considered in order for the extended uncoated part to be heat-sealed together in the sealing part, the extended uncoated part is formed from an electrode located in the middle of the electrode assembly. more preferably.

상기에서 설명한 바와 같이, 이러한 상기 구조 또는 냉각 효율의 극대화를 위해, 상기 무지부의 폭은 전극 길이 방향, 전극 탭의 돌출방향을 기준으로 전극조립체 길이의 50 내지 100%, 상세하게는 80 내지 100%일 수 있다. 상기 폭이 50% 미만인 경우, 열전도 넓이도 작고, C형 몰딩 클램프의 방열 바 또는 방열 관에 접촉하는 부위도 적어 소망하는 정도의 냉각 효율을 얻을 수 없어 바람직하지 않다.As described above, in order to maximize the structure or cooling efficiency, the width of the uncoated region is 50 to 100%, specifically 80 to 100% of the length of the electrode assembly based on the electrode length direction and the protrusion direction of the electrode tab. can be When the width is less than 50%, the heat conduction area is also small, and there are few portions in contact with the heat dissipation bar or heat dissipation tube of the C-shaped molding clamp, which is not preferable because a desired degree of cooling efficiency cannot be obtained.

상기 전지케이스 실링부를 압착하는 C형 몰딩 클램프는, 그 소재에 있어 한정되지 아니하나, 절연성을 더욱 확보하기 위해 절연성 소재로 이루어질 수 있고, 탄성력을 가져, 슬릿에 삽입된 전지케이스의 실링부를 탄성력에 의해 가압할 수 있다.The C-shaped molding clamp for pressing the battery case sealing part is not limited in its material, but may be made of an insulating material to further secure insulation, and has an elastic force, so that the sealing part of the battery case inserted into the slit is elastic. can be pressurized by

이와 같이, 상기 C형 몰딩 클램프가 탄성력을 가짐으로써, 실링부를 압착할 수 있어, 무지부의 개재로 저하될 수 있는 전지케이스의 실링강도를 높여 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, since the C-shaped molding clamp has elastic force, the sealing portion can be compressed, thereby increasing the sealing strength of the battery case, which may be lowered by the interposition of the uncoated portion, thereby further improving battery safety.

상기 방열 바는 연장된 무지부로부터 열을 전달받아 열전도에 의해 냉각 효과를 발휘하는 바, 열전도성 소재로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속일 수 있다.The heat dissipation bar receives heat from the extended uncoated region and exerts a cooling effect by heat conduction, and may be made of a thermally conductive material, specifically, a metal.

상기 방열 관은, 내부에서 유동하는 냉매에 의해, 연장된 무지부로 전달된 열을 수냉 또는 공냉에 의해 냉각 효과를 발휘하는 바, 방열 관의 소재는 한정되지 아니하나, 더욱 우수한 냉각 효과를 위해 열전도성 소재로 이루어질 수 있다.The heat dissipation tube exerts a cooling effect by water cooling or air cooling of the heat transferred to the extended uncoated region by the refrigerant flowing therein, and the material of the heat dissipation tube is not limited, but for a better cooling effect, thermoelectric It may be made of a ceramic material.

한편, 상기 전지케이스 내부에 장착되는 전극조립체는, 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극 및 그 사이에 개재되어 있는 분리막으로 이루어진 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 권취형(젤리-롤), 스택형 또는 스택/폴딩형으로 이루어진 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.On the other hand, the electrode assembly mounted inside the battery case is not particularly limited as long as it has a structure consisting of a positive electrode and a negative electrode and a separator interposed therebetween by connecting a plurality of electrode tabs, preferably a winding type (jelly-roll). ), a stacked or stacked/folded structure. Detailed information on the electrode assembly having a stack/folding structure is disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059, and 2001-0082060 of the present applicant, and the application is in the context of the present invention. incorporated by reference.

젤리-롤의 경우, 상세하게는, 권취 단부에서 연장된 양극과 음극의 무지부들 중 어느 하나는 일측으로, 다른 어느 하나는 젤리-롤 폭의 반정도를 더 둘러 타측으로 연장된 구조일 수 있다.In the case of the jelly-roll, specifically, one of the uncoated parts of the positive and negative electrodes extending from the winding end is one side, and the other is a jelly-roll extending to the other side around half the width of the jelly-roll. .

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 둘 이상 포함하는 전지모듈을 제공한다. The present invention also provides a battery module including two or more of the battery cells.

상기 전지셀들로 구성되는 전지모듈은, 더 나아가, 열교환 부재를 추가로 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 전지셀의 C형 몰딩 클램프 내부의 방열 바 또는 방열 관은 상기 열교환 부재에 열적으로 연결될 수 있다.The battery module composed of the battery cells may further include a heat exchange member, in this case, the heat radiation bar or heat radiation tube inside the C-shaped molding clamp of the battery cell is to be thermally connected to the heat exchange member. can

여기서, 상기 열교환 부재의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 상세하게는, 단순한 공냉식일 수도 있으나, 냉매의 유동을 위한 하나 또는 둘 이상의 유로가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 예를 들어, 열교환 부재에 물 등과 같은 액상 냉매의 유동을 위한 냉매 유로를 형성함으로써, 종래의 공냉식 구조에 비해 높은 신뢰성으로 우수한 냉각 효과를 발휘할 수 있다. 이때, 상기 유로는 상기 C형 몰딩 클램프 내부의 방열 관과 연결되어 있을 수도 있다.Here, the structure of the heat exchange member is not particularly limited, and specifically, it may be a simple air cooling type, but may have a structure in which one or two or more flow paths for the flow of the refrigerant are formed. For example, by forming a refrigerant flow path for the flow of a liquid refrigerant such as water in the heat exchange member, it is possible to exhibit an excellent cooling effect with high reliability compared to a conventional air-cooling structure. In this case, the flow path may be connected to the heat dissipation tube inside the C-shaped molding clamp.

또한, 본 발명은 소망하는 출력 및 용량에 따라 하나 이상의 전지모듈을 조합하여 제조되는 전지팩과, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.In addition, the present invention provides a battery pack manufactured by combining one or more battery modules according to a desired output and capacity, and a device including the battery pack.

본 발명에 따른 디바이스는 고출력 대용량의 달성을 위해 다수의 전지팩을 포함함으로써, 충방전시 발생하는 고열의 안전성 측면에서 심각하게 대두되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치 등의 전원에 바람직하게 사용될 수 있다.The device according to the present invention includes a plurality of battery packs in order to achieve high output and high capacity, so that electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, or electric power that are seriously emerging in terms of safety of high heat generated during charging and discharging It can be preferably used for power sources such as storage devices.

특히, 장시간에 걸쳐 전지팩을 통한 높은 출력이 요구되는 전기자동차와 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 경우, 높은 방열 특성이 요구되는 바, 그러한 측면에서 본 발명에 따른 전지팩은 전기자동차와 플러그-인 하이브리드 전기자동차에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.In particular, in the case of electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles that require high output through the battery pack over a long period of time, high heat dissipation characteristics are required. It can be used more preferably in a hybrid electric vehicle.

앞서 설명한 전지모듈, 전지팩, 디바이스는 전지셀을 사용하는 당해 분야에서 그것의 구조 및 제작 방법이 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the structure and manufacturing method of the battery module, battery pack, and device described above are known in the art using battery cells, detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 전극조립체를 구성하는 적어도 하나의 전극의 무지부를 전지케이스 외주변의 단부까지 연장하여 함께 융착하고, 연장된 무지부가 개재된 상태로 열융착된 전지케이스 외주변의 실링부를 연장된 무지로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합시킴으로써, 전지셀 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있으며, 그에 따라 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, C형 몰딩 클램프에 의해 실링강도를 향상시킬 수 있으므로, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the battery cell according to the present invention is a battery in which the uncoated portion of at least one electrode constituting the electrode assembly is extended to the end of the outer periphery of the battery case and fused together, and the extended uncoated portion is interposed therebetween. By coupling the sealing part around the outer periphery of the case to the C-shaped molding clamp having a structure that can remove the heat transferred from the extended plain fabric by heat conduction, the heat generated inside the battery cell can be effectively discharged to the outside, and thus the battery In addition to improving the lifespan characteristics of the battery, since the sealing strength can be improved by the C-shaped molding clamp, battery safety can be further improved.

도 1는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀의 단면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈을 위한 다수의 전지셀들을 배열한 정면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈을 위한 다수의 전지셀들을 배열한 측면도이다.
1 is a cross-sectional view of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
2 is a plan view of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of a battery cell according to another embodiment of the present invention;
4 is a front view in which a plurality of battery cells are arranged for a battery module according to an embodiment of the present invention;
5 is a side view in which a plurality of battery cells are arranged for a battery module according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described in detail with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 내부를 볼 수 있는 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 전지셀의 평면도가 투시도로 도시되어 있다.1 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a battery cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the battery cell is shown in a perspective view.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전지셀(100)은 양극(111)/분리막(112)/음극(213) 구조의 전극조립체(110)가 라미네이트 시트의 전지케이스(120) 내부에 장착되어 있고, 전극조립체(110)를 구성하는 전극들 중에서 전극조립체(110)의 중간부에 위치하는 서로 다른 극성의 전극들(113, 114)이, 전극 탭(115)이 형성되지 않은 일측 및 타측, 즉 서로 다른 방향으로, 전지케이스(120) 외주변의 단부까지 연장된 무지부들(131, 132)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.1 and 2, in the battery cell 100, the electrode assembly 110 of the positive electrode 111 / separator 112 / negative electrode 213 structure is mounted inside the battery case 120 of a laminate sheet, and , the electrodes 113 and 114 of different polarities positioned in the middle of the electrode assembly 110 among the electrodes constituting the electrode assembly 110 are one side and the other side on which the electrode tab 115 is not formed, that is, It has a structure including uncoated parts 131 and 132 extending to the ends of the outer periphery of the battery case 120 in different directions.

이때, 연장된 무지부들(131, 132)은 그것의 일측 단부가 외부로 노출된 상태로, 전지케이스(120)의 외주변에서 함께 열융착되어 있고, 연장된 무지부들(131, 132) 각각의 양면에는 전극 탭(115)의 절연성을 확보하기 위해 부착되어 있는 절연성 테이프(116)와 같이 이러한 열융착에 대해 절연성을 확보하기 위해 절연성 테이프(133, 134)가 부착되어 있다.At this time, the extended uncoated regions 131 and 132 are heat-sealed together at the outer periphery of the battery case 120 with one end thereof exposed to the outside, and each of the extended uncoated regions 131 and 132 is Insulating tapes 133 and 134 are attached to both surfaces to ensure insulation against such thermal fusion, like the insulating tape 116 attached to secure the insulation of the electrode tab 115 .

또한, 연장된 무지부들(131, 132)이 개재된 상태로 열융착된 전지케이스(120) 외주변의 실링부는 각각 C형 몰딩 클램프들(141, 143)의 슬릿에 삽입된 상태로 C형 몰딩 클램프들(141, 143)과 결합되어 있고, C형 몰딩 클램프들(141, 143)의 내부에는 열전도가 가능한 방열 관들(142, 144)을 각각 삽입되어 있어, 연장된 무지부들(131, 132)와 열적으로 접촉하고 있다.In addition, the sealing parts around the outer periphery of the battery case 120 heat-sealed with the extended uncoated parts 131 and 132 interposed therebetween are inserted into the slits of the C-shaped molding clamps 141 and 143, respectively. It is coupled to the clamps 141 and 143, and heat dissipation tubes 142 and 144 capable of heat conduction are inserted into the C-shaped molding clamps 141 and 143, respectively, so that the extended uncoated regions 131 and 132 are inserted. in thermal contact with

여기서, 상기 방열 관들(142, 144)은, 내부에서 유동하는 냉매에 의해, 연장된 무지부들(131, 132)로 전달된 열을 수냉 또는 공냉에 의해 냉각시킨다Here, the heat dissipation tubes 142 and 144 cool the heat transferred to the extended uncoated parts 131 and 132 by water cooling or air cooling by the refrigerant flowing therein.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀(100)은 연장된 무지부들(131, 132)과, 실링부에 결합되어 있고 내부에 연장된 무지부들(131, 132)과 접촉하여 수냉 또는 공냉이 가능한 방열 관들(142, 144)이 삽입되어 냉각 효과를 가지는 C형 몰딩 클램프들(141, 143)에 의해, 외부에서 냉각 속도를 향상시킬 수 있는 수단을 제공하는 바, 충방전에 따른 열발생 및 침상 도체의 관통에 따른 내부 단락의 발생시, 냉각속도를 올려 발화를 막고, 더 나아가 C형 몰딩 클램프들(141, 143)에 의해 실링부가 압착되는 바, 연장된 무지부들(131, 132)의 개재로 저하될 수 있는 전지케이스(120)의 실링강도를 높여 전지 안전성을 더욱 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.Accordingly, the battery cell 100 according to the present invention is a heat dissipation tube capable of water cooling or air cooling by contacting the extended uncoated parts 131 and 132 and the uncoated parts 131 and 132 that are coupled to the sealing part and extend therein. (142, 144) is inserted by the C-shaped molding clamps (141, 143) having a cooling effect, to provide a means for improving the cooling rate from the outside, heat generation according to charging and discharging and of the needle-shaped conductor When an internal short circuit occurs due to penetration, the cooling rate is increased to prevent ignition, and furthermore, the sealing part is compressed by the C-shaped molding clamps (141, 143), and the bar is lowered by the intervening of the extended uncoated parts (131, 132). It is possible to exert the effect of further improving battery safety by increasing the sealing strength of the battery case 120 .

도면에서는 방열 관으로 도시하였으나, 방열 바로 형성할 수도 있음은 물론이다.Although illustrated as a heat dissipation tube in the drawings, it is of course also possible to form a heat dissipation bar.

도 3에는 본 발명에 따른 전지셀(200)의 또 다른 구조의 예를 보여주기 위한 전지셀(200)의 단면도가 도시되어 있다.3 is a cross-sectional view of the battery cell 200 to show another example of the structure of the battery cell 200 according to the present invention.

도 3을 참조하면, 전지셀(200)은 양극(211)/분리막(212)/음극(213) 구조의 전극조립체(210)가 라미네이트 시트의 전지케이스(220) 내부에 장착되어 있고, 전극조립체(210)를 구성하는 전극들 중에서 전극조립체(210)의 최외각에 위치하는 서로 다른 극성의 전극들(214, 215)이, 전극 탭(도시하지 않음)이 형성되지 않은 일측 및 타측, 즉 서로 다른 방향으로, 전지케이스(220) 외주변의 단부까지 연장된 무지부들(231, 232)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 3 , in the battery cell 200 , the electrode assembly 210 of the positive electrode 211 / separator 212 / negative electrode 213 structure is mounted inside the battery case 220 of a laminate sheet, and the electrode assembly Among the electrodes constituting the 210 , the electrodes 214 and 215 of different polarities positioned at the outermost sides of the electrode assembly 210 are one side and the other side on which an electrode tab (not shown) is not formed, that is, each other. In another direction, the battery case 220 has a structure including uncoated parts 231 and 232 extending to the outer periphery of the battery case 220 .

이때, 연장된 무지부들(231, 232)은 그것의 일측 단부가 외부로 노출된 상태로, 전지케이스(220)의 외주변에서 함께 열융착되어 있고, 연장된 무지부들(231, 232) 각각의 양면에는 열융착에 대해 절연성을 확보하기 위해 절연성 테이프(233, 234)가 부착되어 있다.At this time, the extended uncoated regions 231 and 232 are heat-sealed together at the outer periphery of the battery case 220 with one end thereof exposed to the outside, and each of the extended uncoated regions 231 and 232 is Insulative tapes 233 and 234 are attached to both surfaces to ensure insulation against thermal fusion.

즉, 도 1의 전지셀(100)과 비교하여 연장된 무지부들(231, 232)의 형성위치에서 차이가 있다.That is, there is a difference in the formation positions of the extended uncoated regions 231 and 232 compared to the battery cell 100 of FIG. 1 .

한편, 본 발명에 따른 구조의 전지셀들을 다수 배열하여 전지모듈을 제조하는 경우, 이러한 전지모듈에 있어서, C형 몰딩 클램프들을 포함함에 따른 더욱 우수한 냉각 효과를 보여주기 위해 전지셀들(100, 101, 102, 103)이 배열되어 있는 구조의 전지모듈을 도 4 및 도 5에 도시하고 있다. 구체적으로, 그 구조를 좀더 명확히 하고자, 도 4에는 정면도를 모식적으로 도시하였으며, 도 5에는 측면도를 모식적으로 도시하였다.On the other hand, in the case of manufacturing a battery module by arranging a plurality of battery cells having a structure according to the present invention, in such a battery module, the battery cells 100 and 101 to show a better cooling effect by including the C-shaped molding clamps. , 102 and 103) are shown in FIGS. 4 and 5 of the battery module having a structure in which it is arranged. Specifically, in order to make the structure more clear, FIG. 4 schematically shows a front view, and FIG. 5 schematically shows a side view.

도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 4개의 전지셀들(100, 101, 102, 103)이 나란히 배열되어 있고, 도 2에서 설명한 바와 같이, 전지케이스(120) 외주변의 단부까지 연장된 무지부들(131, 132)은 것의 일측 단부가 외부로 노출된 상태로, 전지케이스(120)의 외주변에서 함께 열융착되어 있으며, 연장된 무지부들(131, 132)이 개재된 상태로 열융착된 전지케이스(120) 외주변의 실링부는 각각 C형 몰딩 클램프들(141, 143)과 결합되어 있고, C형 몰딩 클램프들(141, 143)의 내부에는 열전도가 가능한 방열 관들(142, 144)을 각각 삽입되어 있어, 연장된 무지부들(131, 132)과 열적으로 접촉하고 있다. 4 and 5 together, four battery cells 100 , 101 , 102 , 103 are arranged side by side, and as described in FIG. 2 , the plain fabric extending to the end of the outer periphery of the battery case 120 . The parts 131 and 132 are heat-sealed together on the outer periphery of the battery case 120 with one end of the one exposed to the outside, and the extended uncoated parts 131 and 132 are interposed therebetween. The sealing part of the outer periphery of the battery case 120 is coupled to the C-shaped molding clamps 141 and 143, respectively, and heat dissipation tubes 142 and 144 capable of heat conduction are provided inside the C-shaped molding clamps 141 and 143. They are respectively inserted and are in thermal contact with the extended uncoated regions 131 and 132 .

여기서 더 나아가, 이러한 전지셀들(100, 101, 102, 103)의 배열되어 있는 방향의 하단부에는 C형 몰딩 클래프들(141, 143)이 형성된 전지케이스(120)의 양단에서 각각 열교환 부재들(150, 160)이 형성되어 있어 C형 몰딩 클래프들(141, 143) 내부에 삽입되어 있는 방열 관들(141, 143)과 열적으로 접촉되어 있다. 이러한 열교환 부재들(150, 160)의 내부에는 더욱이 공기 또는 물 등과 같은 냉매의 유동을 위한 유로들(151, 161)이 형성되어 있고, 이러한 유로들(151, 161)은 더 나아가, 도 5에서 보는 바와 같이, C형 몰딩 클래프들(141, 143) 내부에 삽입되어 있는 방열 관들(141, 143)과 연통되어, 냉매를 통한 열교환 부재들(150, 160)과의 상호작용(빨간색 화살표로 표시)에 의해 열교환이 빠르게 이루어질 수 있는 바, 종래 판상형의 방열부재를 열교환 부재와 접촉시킨 구조와 비교하여 높은 신뢰성으로 우수한 냉각 효과를 발휘할 수 있다.Further, at the lower ends of the battery cells 100, 101, 102, and 103 in the arrangement direction, C-shaped molding clamps 141 and 143 are formed at both ends of the battery case 120, respectively. Since 150 and 160 are formed, they are in thermal contact with the heat dissipation tubes 141 and 143 inserted into the C-shaped molding clamps 141 and 143 . Further, flow passages 151 and 161 for the flow of a refrigerant such as air or water are formed inside these heat exchange members 150 and 160, and these flow passages 151 and 161 are further formed in FIG. As can be seen, the C-shaped molding clamps 141 and 143 communicate with the heat dissipation tubes 141 and 143 inserted inside, and the interaction with the heat exchange members 150 and 160 through the refrigerant (as indicated by the red arrow) Since heat exchange can be quickly achieved by the display), excellent cooling effect can be exhibited with high reliability compared to a structure in which a conventional plate-shaped heat dissipation member is brought into contact with the heat exchange member.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples, but the following examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1 ><Example 1>

양극의 제조Preparation of anode

양극 활물질로 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2를 사용하였고, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 96.25 중량%, 및 Fx35(도전제) 1.5 중량%, PVdF(결합제) 2.25 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다. LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 was used as a cathode active material , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 96.25 wt%, Fx35 (conductive agent) 1.5 wt%, PVdF (binder) 2.25 wt% NMP (N) as a solvent -methyl-2-pyrrolidone) to prepare a positive electrode mixture slurry, and then coating, drying and pressing on aluminum foil to prepare a positive electrode.

음극의 제조Preparation of the cathode

음극 활물질로는 인조흑연과 천연흑연을 혼합하여 사용하였고, 음극 활물질 95.6 중량%, 및 Super-C (도전제) 1.0 중량%, SBR (결합제) 2.3 중량%와 CMC (증점제) 1.1 중량%를 용제인 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.As the negative electrode active material, artificial graphite and natural graphite were mixed and used, and the negative electrode active material 95.6% by weight, Super-C (conductive agent) 1.0% by weight, SBR (binder) 2.3% by weight and CMC (thickener) 1.1% by weight as a solvent It was added to phosphorus water to prepare a negative electrode mixture slurry, and then coated, dried and compressed on copper foil to prepare an anode.

이차전지의 제조Manufacturing of secondary batteries

도 2와 같이, 상기 양극과 음극 사이에 PE 분리막을 개재한 구조의 전극조립체의 중간 부분에 위치하는 양극과 음극의 집전체의 무지부를 전지케이스의 외주변과 함께 실링될 수 있도록 서로 반대 방향으로 연장한 후, EC : EMC = 3 : 7 인 용매에 VC를 포함한 첨가제와 0.7M LiPF6 + 0.3M LiFSI의 염이 들어있는 전해액을 주입하고 연장된 무지부들과 함께 전지케이스를 실링하였으며, 이후, Al소재의 튜브형 방열관이 삽입된 플라스틱으로 이루어진 C형 몰딩 클램프로 양측 실링부를 집어 이차전지를 완성하였다. As shown in FIG. 2, the uncoated parts of the current collector of the positive electrode and the negative electrode positioned in the middle part of the electrode assembly having a structure with a PE separator interposed between the positive electrode and the negative electrode in opposite directions to be sealed together with the outer periphery of the battery case After extension, an electrolyte containing an additive including VC and a salt of 0.7M LiPF6 + 0.3M LiFSI was injected into a solvent having EC: EMC = 3: 7, and the battery case was sealed with the extended uncoated regions, and then, Al The secondary battery was completed by holding the sealing parts on both sides with a C-shaped molding clamp made of plastic into which a tubular heat dissipation tube of the material was inserted.

<비교예 1><Comparative Example 1>

실시예 1에서 집전체의 무지부를 연장하지 않고, C형 몰딩 클램프를 사용하지 않아 종래와 같이 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다. A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, the uncoated part of the current collector was not extended and a C-type molding clamp was not used, and thus the secondary battery was prepared as in the prior art.

<비교예 2><Comparative Example 2>

실시예 1에서 집전체의 무지부를 연장하여 외부로 노출시키고, C형 몰딩 클램프를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다. A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the uncoated part of the current collector was extended and exposed to the outside in Example 1, and a C-type molding clamp was not used.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1과 비교예 1 내지 2에서 각각 제조된 10 개의 이차전지들을 4.25V의 완전 충전된 상태로 준비하였다. 못 관통 시험기를 이용하여 철로 만들어진 직경 3mm의 못을 위에서 만들어진 전지의 중앙에 관통시켜 발화여부를 측정하였다.Ten secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, were prepared in a fully charged state of 4.25V. Using a nail penetrating tester, a nail with a diameter of 3 mm made of iron was passed through the center of the battery made above, and the ignition was measured.

이때, 못의 관통 속도는 25mm/sec으로 일정하게 하였고, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다. At this time, the penetration speed of the nail was constant at 25 mm/sec, and the results are summarized in Table 1 below.

발화여부ignition or not 최고온도(℃)Maximum temperature (℃) 실시예 1 Example 1 발화없음no ignition 50.250.2 비교예 1Comparative Example 1 발화utterance -- 비교예 2Comparative Example 2 발화없음no ignition 81.581.5

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지들은 10 개 전지 모두에서 발화가 일어나지 않고, 온도 상승이 크지 않은 반면, 비교예 1은 냉각 효과가 없어 발화가 일어나며, 비교예 2는 일부 냉각 효과로 인해 발화는 일어나지 않았으나, 온도 상승이 큰 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, in the secondary batteries according to the present invention, ignition does not occur in all ten batteries and the temperature rise is not large, whereas Comparative Example 1 does not have a cooling effect, so ignition occurs, and Comparative Example 2 is partially cooled Although ignition did not occur due to the effect, it can be seen that the temperature rise is large.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (14)

양극/분리막/음극 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체가 수납부에 장착된 상태로 외주변이 열융착 되어 있는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 포함하고;
상기 전극조립체를 구성하는 적어도 하나의 전극은, 전극 탭이 형성되지 않은 방향들 중의 적어도 일측 방향으로, 전지케이스 외주변의 단부까지 연장된 무지부가 집전체에 형성되어 있으며;
상기 연장된 무지부는 전지케이스의 외주변에 함께 열융착 되어 있고;
상기 연장된 무지부가 개재된 상태로 열융착된 전지케이스 외주변의 실링부는 연장된 무지로부터 전달된 열을 열전도에 의해 제거할 수 있는 구조의 C형 몰딩 클램프에 결합되어 있으며,
상기 C형 몰딩 클램프는, 열전도가 가능한 방열 바(bar) 또는 수냉 또는 공냉이 가능한 방열 관이 내부에 삽입되어 있고, 상기 실링부의 삽입을 위한 슬릿이 일면에 형성되어 있는 구조로 이루어지고,
상기 방열 바는 열전도성 소재로 이루어져 있고, 연장된 무지부로 전달된 열을 열전도에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 전지셀.
an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure, and a battery case made of a laminate sheet to which an outer periphery is heat-sealed while the electrode assembly is mounted in a receiving unit;
at least one electrode constituting the electrode assembly has an uncoated portion extending to an end of the outer periphery of the battery case in at least one direction among directions in which the electrode tab is not formed is formed on the current collector;
The extended uncoated part is heat-sealed together on the outer periphery of the battery case;
The sealing portion around the outer periphery of the battery case heat-sealed with the extended uncoated portion interposed therebetween is coupled to a C-shaped molding clamp having a structure capable of removing heat transferred from the extended uncoated portion by thermal conduction,
The C-shaped molding clamp has a structure in which a heat dissipation bar capable of heat conduction or a heat dissipation tube capable of water cooling or air cooling is inserted therein, and a slit for insertion of the sealing part is formed on one surface,
The heat dissipation bar is made of a thermally conductive material, and the battery cell, characterized in that the heat transferred to the extended uncoated region is cooled by thermal conduction.
제 1 항에 있어서, 상기 연장된 무지부는, 그것의 일측 단부가 외부로 노출된 상태로, 전지케이스의 외주변에 함께 열융착 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the extended uncoated part is heat-sealed together around the outer periphery of the battery case with one end of the extended uncoated part exposed to the outside. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 실링부는 C형 몰딩 클램프의 슬릿에 삽입된 상태로 결합되어 있고, 연장된 무지부가 C형 몰딩 클램프 내부의 방열 바 또는 방열 관에 열적으로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery according to claim 1, wherein the sealing part is inserted into the slit of the C-shaped molding clamp and coupled thereto, and the extended uncoated part is in thermal contact with a heat dissipation bar or a heat dissipation tube inside the C-shaped molding clamp. cell. 제 1 항에 있어서,
상기 전극조립체를 구성하는 전극들 중에서 둘 이상의 전극들은 연장된 무지부를 집전체에 포함하고 있으며;
상기 연장된 무지부들 중에서 동일한 극성의 무지부들은 같은 방향으로 연장되어 있고, 다른 극성의 무지부들은 반대 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
The method of claim 1,
two or more electrodes among the electrodes constituting the electrode assembly include an extended uncoated region in the current collector;
Among the extended uncoated areas, uncoated areas of the same polarity extend in the same direction, and uncoated areas of different polarity extend in opposite directions.
제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체를 구성하는 전극들 중에서 전극조립체의 중간부에 위치하는 하나 이상의 전극은, 전지케이스의 양측 외주변의 단부까지 연장된 무지부를, 집전체에 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.According to claim 1, wherein one or more electrodes positioned in the middle of the electrode assembly among the electrodes constituting the electrode assembly, the current collector includes uncoated portions extending to the ends of both sides of the outer periphery of the battery case. battery cell with 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 양측 최외곽에 위치하는 전극들은, 전지케이스 외주변의 단부까지 연장된 무지부를, 집전체에 포함하고 있고, 상기 무지부들은 서로 다른 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The method according to claim 1, wherein the electrodes positioned at the outermost sides of the electrode assembly include uncoated portions extending to the ends of the outer periphery of the battery case in the current collector, and the uncoated portions extend in different directions. Battery cell characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 C형 몰딩 클램프는 절연성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the C-shaped molding clamp is made of an insulating material. 제 1 항에 있어서, 상기 C형 몰딩 클램프는 슬릿에 삽입된 전지케이스의 실링부를 탄성력에 의해 가압하는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the C-shaped molding clamp presses the sealing part of the battery case inserted into the slit by an elastic force. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 방열 관은, 내부에서 유동하는 냉매에 의해, 연장된 무지부로 전달된 열을 수냉 또는 공냉에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein the heat dissipation tube cools the heat transferred to the extended uncoated region by water cooling or air cooling by a refrigerant flowing therein. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 열융착 부위와 만나는 연장된 무지부의 일면 또는 양면에는 절연성 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1, wherein an insulating tape is attached to one or both surfaces of the extended uncoated portion meeting the heat-sealed portion of the battery case. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전지셀이 둘 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising two or more battery cells according to any one of claims 1, 2, 4 to 9, 11 and 12. 제 13 항에 있어서, 상기 전지모듈은 열교환 부재를 포함하고 있고, 상기 전지셀의 C형 몰딩 클램프 내부의 방열 바 또는 방열 관은 상기 열교환 부재에 열적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 13, wherein the battery module includes a heat exchange member, and a heat radiation bar or a heat radiation tube inside the C-shaped molding clamp of the battery cell is thermally connected to the heat exchange member.
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