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KR20220007437A - 이차전지 - Google Patents

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KR20220007437A
KR20220007437A KR1020200085661A KR20200085661A KR20220007437A KR 20220007437 A KR20220007437 A KR 20220007437A KR 1020200085661 A KR1020200085661 A KR 1020200085661A KR 20200085661 A KR20200085661 A KR 20200085661A KR 20220007437 A KR20220007437 A KR 20220007437A
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KR
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secondary battery
battery case
case
battery
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KR1020200085661A
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임훈희
김상훈
강민형
유형균
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 외주면을 따라 실링부가 형성된 전지 케이스, 일측부가 상기 전지 케이스의 수용부와 연결되고 타측부는 상기 전지 케이스의 외부와 연결되며, 상기 전지 케이스의 실링부를 관통하는 연결관, 및 상기 연결관의 타측부와 연결되고, 상기 전지 케이스의 외측에 위치되어, 상기 전지 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출되는 아로마 밸브를 포함한다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
현재 이차전지는 에너지 밀도가 증가 함에 따라 이차전지 내부에서 발생하는 가스량이 증가하고 있다. 그리고, 가스 발생으로 인해 이차전지가 벤팅(Benting)되어 불량이 발생하기 때문에 해결책이 필요하다.
또한, 가스 발생으로인한 불량률은 이차전지의 에너지 밀도가 증가함에 따라 가속화할 것으로 예상되고 있다.
발생하는 가스를 외부로 추출하면서 동시에 외부에서 확산되는 수분량을 최소화 해야하는 이슈가 있다. 이차전지 내부에 수분이 침투할 경우, 부반응이 발생함에 따라, 이차전지의 성능 저하와 가스 발생을 초래하는 문제가 있다.
한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 외부에서 침투하는 수분은 최소화 시키면서 내부 가스를 배출 시킬 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 외주면을 따라 실링부가 형성된 전지 케이스, 일측부가 상기 전지 케이스의 수용부와 연결되고 타측부는 상기 전지 케이스의 외부와 연결되며, 상기 전지 케이스의 실링부를 관통하는 연결관, 및 상기 연결관의 타측부와 연결되고, 상기 전지 케이스의 외측에 위치되어, 상기 전지 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출되는 아로마 밸브를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은, 상기 본 발명의 실시예에 따른 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전지 케이스의 실링부를 관통하는 연결관을 통해 아로마 밸브를 연결하여, 외부에서 침투하는 수분은 최소화 시키면서 내부 가스를 배출 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1에서 B-B' 라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에서 연결관 및 아로마 밸브를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8에서 A영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10에서 A-A '라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 실시예에 따른 이차전지
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 측면도이며, 도 3은 도 1에서 B-B' 라인을 따라 절개한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에서 연결관 및 아로마 밸브를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취되는 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)가 수용되는 수용부(114)가 형성된 전지 케이스(110), 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부(114)와 연결되는 연결관(140), 및 연결관(140)의 타측부와 연결되는 아로마 밸브(150)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 제1 실시예인 이차전지에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 전극 조립체(120)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다.
전극(113)은 양극(111)과 음극(112)을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(114)은 양극(111)과 음극(112)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.
양극(111)은 양극 집전체와, 양극 집전체 상에 양극 활물질이 적층되어 형성되는 영역인 양극 활물질부, 및 양극 활물질이 미적층된 영역인 양극 무지부를 포함할 수 있다. 이때, 양극 활물질부는 양극 유지부를 형성할 수 있다.
양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극 활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(112)은 음극 집전체와, 음극 집전체에 상에 음극 활물질이 적층되어 형성되는 영역인 음극 활물질부, 및 음극 활물질이 미적층된 영역인 음극 무지부를 포함할 수 있다. 이때, 음극 활물질부는 음극 유지부를 형성할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극(111) 및 음극(112) 사이를 절연할 수 있다.
또한, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
한편, 도 1을 참고하면, 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(120)를 외부와 전기적으로 연결시키는 전극 리드(130)를 더 포함할 수 있다. 전극 리드(130)는 일측부가 전극과 연결되고, 타측부가 전지 케이스(110)의 외부로 연장될 수 있다. 이때, 전극 리드(130)는 양극과 연결된 양극 리드 및 음극과 연결된 음극 리드를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 전지 케이스(110)는 전극 조립체(120)가 수용되는 수용부(114)가 형성되고, 외주면(113)을 따라 실링부(115)가 형성된다. 여기서, 실링부(115)의 두께(c)는 예를 들어 10mm 이하일 수 있다. 이때, 실링부(115)의 두께(c)는 구체적으로 예를 들어 1mm 이하일 수 있다.
또한, 전지 케이스(110)는 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)의 외주면(111a,112a)에서 상호 마주보는 면은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, 실링부(115)는 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)의 외주면(111a,112a)에 열을 가하며 가압하여 상호 열융착시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 연결관(140)은 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부(114)와 연결되고, 타측부는 전지 케이스(110)의 외부와 연결되며, 전지 케이스(110)의 실링부(115)를 관통할 수 있다.
또한, 연결관(140)은 전지 케이스(110)에서 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)의 외주면(111a,112a) 사이를 관통하고, 연결관(140)의 외면은 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)의 외주면(111a,112a)과 함께 실링될 수 있다. 이때, 연결관(140)은 내측에 전지 케이스(110)의 수용부(114)와 아로마 밸브(150)를 연결하는 배출통로(141)가 형성되어, 전지 케이스(110)의 수용부(114)에서 위치된 내부 가스가 아로마 밸브(150) 방향으로 이동될 수 있다.
아울러, 연결관(140)은 외면에 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, 연결관(140)의 외측면은 PP 재질로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 연결관(140)의 외면은 PP 재질로 이루어 이루어져 상부 케이스(111) 및 하부 케이스(112)의 외주면(111a,112a)에 실링시 원활한 실링이 이루어지고, 밀폐성이 향상될 수 있다. 즉, 연결관(140)과 전지 케이스(110)의 외주면(113) 사이의 서로 마주보는 면은 동일 또는 유사 재질로 이루어져 일체로 실링이 가능하고, 실링이 용이하며, 현저히 견고한 실링이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이다. 도 6에서는 도 3 및 도 5에서 생락하였던 캡(155)을 추가 도시하였다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 아로마 밸브(150)는 연결관(140)의 타측부와 연결되고, 전지 케이스(110)의 외측에 위치되어, 전지 케이스(110)의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출될 수 있다. 여기서, 일정 압력은 예를 들어 일반적인 파우치 전지의 내압 보다는 크고 벤팅 압력 보다는 작은 압력일 수 있다. 이때, 일정 압력은 구체적으로 예를 들어 0.01 기압(atm) 이상일 수 있다. 또한, 일정 압력은 보다 구체적으로 예를 들어 0.05 기압(atm) 이상일 수 있다.
또한, 아로마 밸브(150)는 일례로 배기홀(151a)이 형성된 몸체(151), 배기홀(151a)을 덮도록 몸체(151)의 외측면에 구비된 덮개(152), 및 몸체(151)와 덮개(152) 사이에 구비되어 덮개(152)를 몸체(151)와 점착시키는 점착제(154)를 포함할 수 있다. 또한, 아로마 밸브(150)는 다른 예로 덮개(152)의 외측에 덮개(152)의 이탈을 방지하는 캡(155)을 더 포함할 수 있다. 이때, 캡(155)에는 가스 배출이 용이하도록 캡홀(155a)이 형성될 수 있다.
따라서, 전지 케이스(110)의 내부 압력이 증가하여 몸체(151)와 덮개(152) 사이를 점착하는 점착제(154)의 점착력을 넘어서면 몸체(151)와 덮개(152) 사이가 개방되며 내부 가스가 외부로 배출될 수 있다.
아울러, 아로마 밸브(150)는 연결관(140)에 대하여 수직으로 구비될 수 있다. 여기서, 아로마 밸브(150)의 배기홀(151a)은 연결관(140)의 길이방향으로 형성되는 연결관(140)의 내부 배출통로(141)에 대하여 수직으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 아로마 밸브(150)를 연결관(140)에 대하여 수직으로 위치시켜 아로마 밸브(150)의 공기 투과 면적을 최대한 확보할 수 있다. 즉, 좁은 폭과 긴 길이를 갖는 실링부(115)와 나란한 방향으로 아로마 밸브(150)를 장착 시, 가스 투과 특성이 낮아지는 한계를 극복할 수 있다.
이때, 예를 들어 아로마 밸브(150)의 배기홀(151a)의 폭(d)은 연결관(140)의 배출통로(141)의 폭(c) 보다 클 수 있다.
한편, 아로마 밸브(150)의 폭(b)은 10mm 이상으로 형성될 수 있다.
점착제(154)는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 전지 케이스(110)의 실링부(115)를 관통하는 연결관(140)을 통해 일방향으로만 유체가 흐르는 아로마 밸브(150)를 연결하여, 외부에서 침투하는 수분은 최소화 시키면서 내부 가스를 외부로 배출 시킬 수 있다.
또한, 열이 가해져 실링되는 전지 케이스(110)의 외주면(113)에 위치된 실링부(115)에 연결관(140)을 함께 실링하고 연결관(140)에 아로마 밸브(150)를 연결함으로써, 아로마 밸브(150)를 수용부(114)와 직접 관통하도록 설치 시 열에 의해 수용부(114)를 둘러싸는 전지 케이스(110) 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 실시예에 따른 이차전지
이하에서는 제2 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이며, 도 9는 도 8에서 A영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 7 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(200)는 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취되는 전극 조립체, 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성된 전지 케이스(110), 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부와 연결되는 연결관(140), 및 연결관(140)의 타측부와 연결되는 아로마 밸브(250)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 제1 실시예에 따른 전극 조립체와 비교할 때, 아로마 밸브(250)의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 제1 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
구체적으로, 연결관(140)은 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부와 연결되고, 타측부는 전지 케이스(110)의 외부와 연결되며, 전지 케이스(110)의 실링부(115)를 관통할 수 있다.
연결관(140)은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, 연결관(140)의 외면은 PP 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 전지 케이스(110)의 외주면(113)에서 연결관(140)과 마주보는 면은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 평면도이고, 도 11은 도 10에서 A-A '라인을 따라 절개한 단면도이다. 여기서, 도 11은 아로마 밸브가 개방된 상태를 예시적으로 나타낸다. 그리고, 도 10은 평면도로서 도 11을 위에서 바라본 모습으로, 편의상 비접착부(253b) 부분은 탄성부재(253)를 제거하고 보여지는 모습을 도시했다.
보다 상세히, 도 7 내지 도 11을 참고하면, 아로마 밸브(250)는 연결관(140)의 타측부와 연결되고, 전지 케이스(110)의 외측에 위치되어, 전지 케이스(110)의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출될 수 있다.
또한, 아로마 밸브(250)는 배기홀(251a)이 형성된 몸체(251), 배기홀(251a)을 덮도록 몸체(251)의 외측면에 구비된 덮개(252), 및 덮개(252)를 감싸되 단부는 몸체(251)에 고정되며 탄성력에 의하여 덮개(252)를 몸체(251)에 고정시키는 탄성부재(253)를 포함할 수 있다.
전지 케이스(110)의 내부 압력이 탄성부재(253)의 탄성력 보다 크게될 때, 덮개(252)와 몸체(251) 사이가 이격되며 배기홀(251a)이 개방되어 내부 가스가 배출되고, 내부 가스 배출 후 전지 케이스(110)의 내부 압력이 낮아지면 탄성부재(253)의 복원력에 의해 덮개(252)와 몸체(251) 사이가 밀착되어 배기홀(251a)이 밀폐될 수 있다.
탄성부재(253)는 천연 고무, poly-isoprene계 물질, PVDF(polyvinylidene fluoride, polypropylene), PVF(polyvinyl fluoride), PHB(poly-3-hydroxybutrate), PVA(poly vinyl acetate), PCTFE(polychlorotrifluoroethylene), polyamide, polyactic acid, polyethylene terephthalate, polyvinylchloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, PMMA(poly methyl methacrylate), PTFE(polytetrafluoroethlene), poly carbonate, 및 polysulfone, polynorbone 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
탄성부재(253)는 덮개(252)의 외면에 접착되되, 일부가 비접착되어 내부 가스가 배출되는 통로를 형성할 수 있다. 여기서, 탄성부재(253)는 덮개(252)의 외면에 접착된 접착부(253a) 및 덮개(252)의 외면과 비접착된 비접착부(253b)를 포함할 수 있다. 이때, 비접착부(253b)는 덮개(252)의 측면 및 상면을 따라 형성되어 가스가 배출되는 통로를 형성할 수 있다.
그리고, 탄성부재(253)에서 접착부(253a)의 단부는 몸체(251)에 고정되고, 비접착부(253b)의 단부는 몸체(251)에 비고정될 수 있다. 즉, 예를 들어 접착부(253a)의 단부는 몸체(251)에 접착되고, 비접착부(253b)의 단부는 몸체(251)에 비접착될 수 있다.
따라서, 내부 압력이 탄성부재(253)의 탄성력 보다 커지면, 덮개(252)가 상부로 이동되며 몸체(251)와 덮개(252) 사이가 이격되고, 배기홀(251a)에서 비접착부(253b)를 따라 내부 가스가 외부로 배출될 수 있다.
아로마 밸브(250)는 덮개(252)와 몸체(251) 사이에 구비되는 오링(O-ring) (255)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 오링(255)을 통해 덮개(252)와 몸체(251) 사이의 밀봉성을 현저히 증가시킬 수 있다.
아로마 밸브(250)는 연결관(140)에 대하여 수직으로 구비될 수 있다. 여기서, 아로마 밸브(250)의 배기홀(251a)은 연결관(140)의 길이방향으로 형성되는 연결관(140)의 내부 배출통로(141)에 대하여 수직으로 연장될 수 있다.
제3 실시예에 따른 이차전지
이하에서는 제3 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 평면도이고, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서 아로마 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 권취되는 전극 조립체, 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성된 전지 케이스(110), 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부와 연결되는 연결관(140), 및 연결관(140)의 타측부와 연결되는 아로마 밸브(350)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(300)는 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 아로마 밸브(350)의 실시형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나, 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 연결관(140)은 일측부가 전지 케이스(110)의 수용부와 연결되고, 타측부는 전지 케이스(110)의 외부와 연결되며, 전지 케이스(110)의 실링부(115)를 관통할 수 있다.
연결관(140)은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, 연결관(140)의 외면은 PP 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 전지 케이스(110)의 외주면(113)에서 연결관(140)과 마주보는 면은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함할 수 있다.
아로마 밸브(350)는 연결관(140)의 타측부와 연결되고, 전지 케이스(110)의 외측에 위치되어, 전지 케이스(110)의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출될 수 있다.
아로마 밸브(350)는 배기홀(351a)이 형성된 몸체(351), 배기홀(351a)을 덮도록 몸체(351)의 외측면에 구비된 덮개(352), 덮개(352)를 감싸되 단부가 몸체(351)에 고정되어, 덮개(352)를 몸체(351)에 고정시키는 탄성부재(353), 및 몸체(351)와 덮개(352) 사이에 구비되어 덮개(352)를 몸체(351)와 점착시키는 점착제(354)를 포함할 수 있다.
전지 케이스(110)의 내부 압력이 탄성부재(353)의 탄성력 보다 크게될 때, 덮개(352)와 몸체(351) 사이가 개방되어 내부 가스가 배출되고, 가스 배출 후 전지 케이스(110)의 내부 압력이 낮아지면 탄성부재(353)의 복원력에 의해 덮개(352)와 몸체(351) 사이가 밀폐될 수 있다.
탄성부재(353)는 천연 고무, poly-isoprene계 물질, PVDF(polyvinylidene fluoride, polypropylene), PVF(polyvinyl fluoride), PHB(poly-3-hydroxybutrate), PVA(poly vinyl acetate), PCTFE(polychlorotrifluoroethylene), polyamide, polyactic acid, polyethylene terephthalate, polyvinylchloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, PMMA(poly methyl methacrylate), PTFE(polytetrafluoroethlene), poly carbonate, 및 polysulfone, polynorbone 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
탄성부재(353)는 덮개(352)의 외면에 접착되되, 일부가 비접착되어 내부 가스가 배출되는 통로를 형성할 수 있다.
점착제(354)는 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 이에 따라 덮개(352)와 몸체(351) 사이의 밀봉성을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 덮개(352)와 몸체(351) 간에 탄성부재(353) 및 점착제(354)를 통해 이중으로 밀봉되어, 밀봉성이 현저히 향상될 수 있다.
아로마 밸브(350)는 연결관(140)에 대하여 수직으로 구비될 수 있다. 여기서, 아로마 밸브(350)의 배기홀(351a)은 연결관(140)의 길이방향으로 형성되는 연결관(140)의 내부 배출통로(141)에 대하여 수직으로 연장될 수 있다.
탄성부재(353)는 덮개(352)의 외면에 접착되되, 일부가 비접착되어 내부 가스가 배출되는 통로를 형성할 수 있다.
아로마 밸브(350)의 배기홀(351a) 상에 기체는 투과시키고 액체의 투과는 차단하는 멤브레인(Membrane)(360)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부 수분과 공기가 이차전지(300)의 내부로 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 멤브레인(360) 소수성(hydrophobic) 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 멤브레인(360)은 미세기공의 크기를 갖고 소수성 재질로 이루어져 액체가 미세기공(pore)으로 통과되지 않도록 보다 잘 차단할 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 이차전지 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 전지팩을 구성할 수 있다. 전지팩은 다수개의 이차전지를 전기적으로 연결하여 케이스에 수용시켜 구성할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100,200,300: 이차전지
110: 전지 케이스
111: 상부 케이스
111a: 외주면
112: 하부 케이스
112a: 외주면
113: 외주면
114: 수용부
115: 실링부
120: 전극 조립체
111: 양극
112: 음극
113: 전극
114: 분리막
130: 전극 리드
140: 연결관
141: 배출통로
150,250,350: 아로마 밸브
151,251,351: 몸체
151a,251a,351a: 배기홀
152,252,352: 덮개
154,354: 점착제
155: 캡
155a: 캡 홀
253: 탄성부재
253a: 접착부
253b: 비접착부
255: 오링
360: 멤브레인

Claims (16)

  1. 전극 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체가 수용되는 수용부가 형성되고, 외주면을 따라 실링부가 형성된 전지 케이스;
    일측부가 상기 전지 케이스의 수용부와 연결되고 타측부는 상기 전지 케이스의 외부와 연결되며, 상기 전지 케이스의 실링부를 관통하는 연결관; 및
    상기 연결관의 타측부와 연결되고, 상기 전지 케이스의 외측에 위치되어, 상기 전지 케이스의 내부 압력이 일정 압력 이상일 때 개방되며 내부 가스가 배출되는 아로마 밸브를 포함하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결관은 외면에 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함하는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전지 케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스를 포함하고,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 외주면에서 상호 마주보는 면은 PP(Polypropylene, 폴리프로필렌) 재질을 포함하며,
    상기 연결관은 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 외주면 사이를 관통하고,
    상기 연결관의 외면은 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 외주면과 함께 실링된 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아로마 밸브는
    배기홀이 형성된 몸체;
    상기 배기홀을 덮도록 상기 몸체의 외측면에 구비된 덮개; 및
    상기 몸체와 상기 덮개 사이에 구비되어 상기 덮개를 상기 몸체와 점착시키는 점착제를 포함하는 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 점착제는 실리콘 오일을 포함하는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 아로마 밸브는
    배기홀이 형성된 몸체;
    상기 배기홀을 덮도록 상기 몸체의 외측면에 구비된 덮개; 및
    상기 덮개를 감싸되 단부는 상기 몸체에 고정되며, 탄성력에 의하여 상기 덮개를 상기 몸체에 고정시키는 탄성부재를 포함하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전지 케이스의 내부 압력이 상기 탄성부재의 탄성력 보다 크게 될 때, 상기 덮개와 상기 몸체 사이가 이격되며 상기 배기홀이 개방되어 내부 가스가 배출되고,
    상기 내부 가스 배출 후 상기 전지 케이스의 내부 압력이 낮아지면 상기 탄성부재의 복원력에 의해 상기 덮개와 상기 몸체 사이가 밀착되어 상기 배기홀이 밀폐되는 이차전지.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄성부재는
    천연 고무, poly-isoprene계 물질, PVDF(polyvinylidene fluoride, polypropylene), PVF(polyvinyl fluoride), PHB(poly-3-hydroxybutrate), PVA(poly vinyl acetate), PCTFE(polychlorotrifluoroethylene), polyamide, polyactic acid, polyethylene terephthalate, polyvinylchloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, PMMA(poly methyl methacrylate), PTFE(polytetrafluoroethlene), poly carbonate, 및 polysulfone, polynorbone 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 이차전지.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄성부재는
    상기 덮개의 외면에 접착되되, 일부가 비접착되어 내부 가스가 배출되는 통로를 형성하는 이차전지.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 아로마 밸브는
    상기 덮개와 상기 몸체 사이에 구비되는 오링(O-ring)을 더 포함하는 이차전지.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 아로마 밸브는
    상기 몸체와 상기 덮개 사이에 구비되어 상기 덮개를 상기 몸체와 점착시키는 점착제를 더 포함하는 이차전지.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 점착제는 실리콘 오일을 포함하는 이차전지.
  13. 청구항 4 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 아로마 밸브는 상기 연결관에 대하여 수직으로 구비되는 이차전지.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 아로마 밸브의 배기홀은 상기 연결관의 길이방향으로 형성되는 상기 연결관의 내부 배출통로에 대하여 수직으로 연장되는 이차전지.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 아로마 밸브의 배기홀 상에 기체는 투과시키고 액체의 투과는 차단하는 멤브레인을 더 포함하는 이차전지.
  16. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 이차전지를 포함하는 전지팩.
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