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WO2021182756A1 - 스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지 - Google Patents

스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지 Download PDF

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Publication number
WO2021182756A1
WO2021182756A1 PCT/KR2021/001666 KR2021001666W WO2021182756A1 WO 2021182756 A1 WO2021182756 A1 WO 2021182756A1 KR 2021001666 W KR2021001666 W KR 2021001666W WO 2021182756 A1 WO2021182756 A1 WO 2021182756A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pouch
type battery
battery
reflective film
swelling
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/001666
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
송현진
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202180006797.4A priority Critical patent/CN114762173A/zh
Priority to JP2022534817A priority patent/JP7427092B2/ja
Priority to US17/792,119 priority patent/US20230046162A1/en
Priority to EP21767104.9A priority patent/EP4071887A4/en
Publication of WO2021182756A1 publication Critical patent/WO2021182756A1/ko

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a pouch-type battery to which a swelling sensor is added. Specifically, it relates to a pouch-type battery to which a swelling detection unit capable of easily detecting whether the pouch-type battery has swollen due to problems such as overcharging is added.
  • Lithium secondary batteries are largely classified into cylindrical batteries, prismatic batteries, pouch-type batteries, etc. according to their appearance, and are also classified into lithium-ion batteries, lithium-ion polymer batteries, lithium polymer batteries, and all-solid-state batteries according to the type of electrolyte. .
  • the pouch-type battery 10 includes an electrode assembly 30 , electrode tabs 40 and 50 extending from the electrode assembly 30 , and electrode leads welded to the electrode tabs 40 and 50 . ( 60 , 70 ), and a battery case 20 accommodating the electrode assembly 30 .
  • the electrode assembly 30 is a power generating element in which an anode and a cathode are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, and has a stacked or stacked/folding structure.
  • the electrode tabs 40 and 50 extend from each pole plate of the electrode assembly 30, and the electrode leads 60 and 70 extend from each pole plate with a plurality of electrode tabs 40 and 50 and, for example, for welding. are electrically connected to each other, and a part is exposed to the outside of the battery case 20 .
  • An insulating film 80 is attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode leads 60 and 70 in order to increase the sealing degree with the battery case 20 and at the same time to secure an electrical insulation state.
  • the battery case 20 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 30, and has a pouch shape as a whole.
  • a conventional pouch-type battery is not provided with a simple sensing unit capable of measuring the swelling due to problems such as overcharging.
  • a strain gauge or a piezo pressure sensor is attached to the surface of the actual battery, and a change in shape can be detected through this.
  • Such a method is not only difficult and impractical to determine whether or not the battery is fully swollen.
  • a change in the shape of a specific region can be known, and a plurality of sensors must be attached to a wide range in order to check whether the battery is fully swollen. Even if multiple sensors are attached, multiple wires such as the power supply line supplied to the sensor and the sensing line from the sensor must be connected. There is no space to place these additional components in modern batteries that require high capacity.
  • Pouch-type batteries are used individually, but are also widely used as parts of battery packs. In this case, when considering the safety issue of the pouch-type battery (cell) disposed inside the pack, sensing the swelling may be important information for pre-identifying whether the pouch-type battery is abnormal.
  • Patent Document 1 puts the thin film surface surrounding the battery 8 as a reflective region and includes a light source 4 that irradiates light to the inner surface of the detection cover surrounding it, so that the reflected light is detected in the detection cover inner surface light detection region 5 ) to determine whether swelling occurs. If the battery is inflated, the light irradiated from the light source 4 and reflected from the surface of the battery changes, and eventually the light detection area 5 detects this change. Patent Document 1 has a reflective area on the entire surface of the battery, and accordingly, there is a problem in that the sensor must also be widely arranged. Patent Document 1 is meaningful when it is necessary to determine the specific shape of the swelling of the entire battery, but the device is too complicated to understand the swelling itself, so there is a lot of autonomous space accordingly. .
  • Patent Document 2 includes an optical fiber reflecting light on the outer surface of the battery, irradiating light through the optical fiber, and measuring the pressure of each battery module in the battery pack through this.
  • a plurality of diffraction slits are arranged at regular intervals, and when a physical shape is deformed by a change in pressure, the interval between the diffraction slits is changed, and through this, the slit It is a device that senses pressure by sensing changes in wavelengths passing through it.
  • Patent Document 3 is a method of detecting swelling through the case where the conductor surrounding the electrode assembly is broken by swelling, but in this case, a separate current measuring device must be inside, and the safety of the battery is affected by the conductor. Problems may arise, and space is limited in providing a device for supplying a battery and a device for detecting the same.
  • Patent Document 4 is a technology for preventing swelling itself by using a material that shrinks when the temperature rises.
  • Patent Document 1 Chinese Utility Model Publication No. 208013385 (2018.10.26)
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-059582 (2009.03.19)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 2011-0037378 (2011.04.13)
  • Patent Document 4 Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0050182 (2014.04.29)
  • the present invention is to solve the above problems, 1) a technology that can macroscopically determine whether or not the battery (cell) is abnormal by overcoming the spatial limitation by identifying the overall swelling of the pouch-type battery; and 2)
  • An object of the present invention is to provide a technology that can efficiently transfer internal heat to the outside for cooling when a pouch-type battery is stacked in a battery pack, while having a simple structure and efficiently arranged in an internal space.
  • the present invention provides a pouch-type battery in which a lead protrudes from at least one side thereof, and a reflective film is added to one side of which the lead protrudes.
  • the reflective film is a visible light reflective film.
  • a heat-shrinkable film surrounding the surface of the pouch-type battery may be added, and a conductive film may be further added between the heat-shrinkable film and the pouch-type battery.
  • the conductive film may have at least one protrusion on one side from which the lead protrudes. Meanwhile, the heat-shrinkable film or the conductive film and the reflective film may be integrally formed.
  • the reflective film has no elasticity in order to detect swelling of the pouch-type battery.
  • the non-stretchable reflective film must be torn or broken, so it is preferable to use a material such as a film or paper that can be easily damaged by tension and does not pose a risk of fire even at the high temperature of the battery cell. .
  • the battery pack including at least one pouch-type battery according to the present invention is added with a swelling detection unit including a light irradiator and a detector capable of detecting a tear or breakage of the reflective film.
  • the battery pack may further include at least one or more cooling units in contact with the protrusion.
  • It provides a method for detecting swelling of a pouch-type battery comprising a.
  • the pouch-type battery expands due to swelling and the reflective film is torn and the light reflected by the reflective film is not detected, it is determined that the pouch-type battery has swollen.
  • the pouch-type battery is disposed in the battery pack, and the light irradiator and the detector are disposed on a side surface of the battery pack.
  • the surface of the pouch-type battery is wrapped with a conductive film, and then a reflective film is added from one side from which the lead protrudes, and then a step of wrapping it using a heat-shrinkable film may be added.
  • the present invention may be provided in a state where any combination of the above inventions is possible.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a general structure of a pouch-type battery according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side cross-sectional view of a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a cross-sectional view AA′ of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a swelling detection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a pouch-type battery 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch-type battery 100 has positive and negative leads 160 and 170 protruding from one side thereof.
  • a reflective film 140 is added to the one side.
  • the reflective film 140 is disposed in the center between the anode and cathode leads 160 and 170, but it is also possible to change the reflective film 140 to the left or right side of the one side if necessary.
  • the reflective film 140 is preferably a visible ray reflective film or an infrared ray reflective film. In most cases where the battery swells when the temperature rises, it is preferable to use a visible ray or ultraviolet reflective film in the case of infrared rays because it may not be possible to clearly determine whether the reflective film is damaged. .
  • the reflective film 140 may be disposed on one side or both sides as needed.
  • the reflective film 140 has no elasticity in order to detect swelling of the pouch-type battery.
  • the non-stretchable reflective film must be torn or broken, so it is preferable to use a material such as a film or paper that can be easily damaged by tension and does not pose a risk of fire even at the high temperature of the battery cell. . It is possible to use by coating a material that reflects on the surface of the material.
  • a surface of the pouch-type battery 100 is covered by a heat-shrinkable film 110 .
  • a conductive film 120 is further added between the heat-shrinkable film 110 and the pouch-type battery 100 , and the conductive film 120 has a protrusion 125 on one side from which the electrode leads 160 and 170 protrude. ) has The protrusion 125 is for heat conduction with the conductive film 120, and while protruding to the outside of the pouch-type battery 100, comes in contact with a cooling unit 210 to be described later to conduct heat of the conductive film 120.
  • the reflective film 140 is added separately, but the reflective film may be separately attached to the outermost side of one side, or a heat-shrinkable film or a portion of the conductive film may be further extended.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of the pouch-type battery 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch-type battery 100 is surrounded by a heat-shrinkable film 110 (indicated by a double-dotted line) on the outermost shell.
  • a conductive film 120 (indicated by a dotted line) is further added between the heat-shrinkable film 110 and the pouch-type battery 100, and the conductive film 120 has the electrode leads 160 and 170 protruding. It has a protrusion 125 on the side.
  • the electrode assembly 130 is shown in FIG. 3 , the case of the pouch-type battery 100 including the electrode assembly 130 is not shown. All heat-shrinkable films, conductive films, and reflective films according to the present invention are all disposed outside the case of the pouch-type battery.
  • the reflective film 140 of FIG. 3 is shown to be disposed between the heat-shrinkable film 110 and the conductive film 120, it can also be disposed on the outside of the heat-shrinkable film 110 or inside the conductive film 120. .
  • the multi-faceted reflective film 140 should have one side open to the outside to reflect the light irradiated to the light irradiating unit 224 of the swelling sensing unit 220 to be described later.
  • the reflective film of FIG. 3 is disposed to extend to the upper end and lower end beyond one side on which the electrode leads 160 and 170 are disposed. This is because when the battery swells, the change in length of one side on which the electrode leads 160 and 170 are disposed is not large and the expansion of the flat part (y-axis plane in FIG. 3) is larger, so it is more advantageous to detect the corresponding part. Because. At this time, the reflective film 140 fixes only the end of the flat part (y-axis plane in FIG. 3) to the battery, and the partial cut-out 145, which will be described later, is not fixed to the battery. may be cut so that the swelling detection unit can easily detect it.
  • FIG. 4 is a perspective view of the battery pack 200 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view AA′ of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 200 has one or more pouch-type batteries 100 disposed therein, and a person skilled in the art can modify the specific arrangement, so a description thereof will be omitted.
  • five pouch-type batteries 100 are disposed, and the protrusion 125 is in contact with the cooling unit 210 for lowering the temperature.
  • the cooling unit 210 is a material with high heat transfer or a tube type through which a heat transfer fluid flows, and is connected to a heat dissipation fin, a cooling unit, etc. for cooling the battery pack itself, or heats through a battery module in which a plurality of battery packs are combined or an external separate device. connected to a means capable of releasing
  • a swelling sensing unit 220 for detecting whether the reflective film is damaged is provided in the center of the side center (xz plane) of the pack, and the swelling sensing unit 220 is a light disposed along the sensor support unit 222 .
  • a plurality of pairs of irradiation units 224 and detectors 226 are disposed.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a swelling detection method according to an embodiment of the present invention.
  • It provides a method for detecting swelling of a pouch-type battery comprising a.
  • the pouch-type battery 100 expands due to swelling (right state in FIG. 6) and the reflective film 140 is torn and the light reflected by the reflective film 140 is not detected, the pouch-type battery swells. judged to be ringed.
  • the reflective film 140 is swollen, it is preferable to provide a partial cutout 145 so that a specific part can be easily broken so that the corresponding part can be easily cut.
  • the present invention 1) does not occupy a lot of space, 2) it is possible to easily detect whether the pouch-type battery in the battery pack has fully swollen, so that abnormality of the corresponding battery (cell) can be detected, and 3) at the same time, the pouch-type battery can be detected.
  • the type batteries are stacked in the battery pack, there is an effect of efficiently transferring internal heat to the outside.

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Abstract

본원발명은 스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지에 관한 것이다. 구체적으로 과충전 등의 문제로 인해서 스웰링되는 파우치형 전지의 스웰링 여부를 쉽게 감지할 수 있는 스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지에 관한 것이다. 대표도 : 도 4

Description

스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지
본원발명은 스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지에 관한 것이다. 구체적으로 과충전 등의 문제로 인해서 스웰링되는 파우치형 전지의 스웰링 여부를 쉽게 감지할 수 있는 스웰링 감지부가 부가된 파우치형 전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지, 전고체 전지 등으로 분류되기도 한다.
모바일 기기의 소형화로, 형태 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 수요가 높다.
도 1에는 종래의 일반적인 파우치형 전지의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 파우치형 전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극 리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함한다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층 되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 전극 리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다. 전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다.
종래의 파우치형 전지는 과충전 등의 문제로 인해서 스웰링되는 경우 이를 측정할 수 있는 간단한 감지부가 마련되지 않았다. 전지의 스웰링을 감지하기 위해서는 실제 전지의 표면에 스트레인게지이 또는 피에조 압력센서 등을 부착하여 이를 통해서 형태의 변화를 감지할 수 있다.
이와 같은 방법은 전지의 전체적인 스웰링 여부를 파악하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 실용적이지 않다. 상기의 방법은 특정 부위에 대한 형태의 변화만을 알 수 있는 것이며, 전지의 전체적인 스웰링 여부를 알아보기 위해서는 넓은 범위에 다수의 센서를 부착해야 한다. 다수의 센서를 부착하더라도 센서로 공급되는 전원선과 센서로부터의 감지선 등의 다수의 전선을 연결해야 한다. 고용량을 요구하는 최근의 전지에 이러한 부가적인 부품을 배치할 공간적인 여유가 없다.
파우치형 전지는 개별적으로도 사용되지만 전지팩의 부품으로도 많이 사용된다. 이 경우 팩의 내부에서 배치되는 파우치형 전지(셀)에 대한 안전 문제 등을 고려할 때 스웰링을 감지하는 것은 파우치형 전지의 이상 여부를 미리 파악할 수 있는 중요한 정보가 될 수 있다.
그러므로 공간적인 제약을 극복하면서 파우치형 전지의 전체적인 스웰링 여부를 파악하여 해당 전지(셀)의 이상 여부를 거시적으로 파악할 수 있는 기술을 도입할 필요가 있다.
아울러 파우치형 전지가 전지팩 내에서 적층될 경우 냉각을 위해서 내부 발열을 효율적으로 외부로 전달할 필요가 있으나, 구조가 간단하면서 내부 공간에 효율적으로 배치될 수 있는 기술이 명확하게 제시되지 않았다.
특허문헌 1은 전지(8)를 감싸는 박막 표면을 반사 영역으로 두고 이를 감싸는 검출 커버의 안쪽 면에 빛을 조사하는 광원(4)을 구비하고 있어 반사되는 광을 검출 커버 안쪽 면 광 검출 영역(5)에서 검출하여 스웰링 여부를 판단하고 있다. 만약 전지가 부풀게 되면 광원(4)에서 조사되어 전지 표면에서 반사된 빛이 변하게 되고 결국 광 검출 영역(5)에서 이러한 변화를 감지하게 된다. 특허문헌 1은 전지의 전체 표면에 반사 영역을 두고 있으며, 이에 따라 센서 또한 넓게 배치해야 하는 문제점이 있다. 특허문헌 1은 전지 전체가 어떠한 형태로 스웰링이 되는 가를 구체적을 파악할 경우에는 의미가 있으나, 스웰링 자체를 파악하는데 장치가 너무 복잡하여 이에 따른 자치하는 공간도 많이 현재의 고용량 전지에는 적합하지 않다.
특허문헌 2는 전지의 외면에 광을 반사하는 광섬유를 구비하고 상기 광섬유를 통해서 광을 조사하고 이를 통해서 전지팩 내의 각각의 전지모듈의 압력을 측정한다. 특허문헌 2에서 빛을 통해서 압력의 변화를 측정하는 방법은 다수의 회절 슬릿을 일정한 간격으로 배치하고, 압력의 변화에 의해서 물리적 형태의 변형이 일어날 경우 상기 회절 슬릿 간의 간격이 변하고, 이를 통해서 상기 슬릿을 통과하는 파장의 변화를 감지하여 압력을 감지하는 장치다.
특허문헌 3은 전극조립체를 감싸고 있는 도체가 스웰링에 의해서 끊어질 경우 이를 통해서 스웰링을 감지하는 방법이나, 이는 별도의 전류를 측정하는 장치가 내부에 있어야 하며, 상기 도체에 의해서 전지의 안전성에 문제가 생길 수가 있으며, 전지를 공급하는 장치 및 이를 검출하는 장치를 구비하는데 공간의 제약이 많다.
특허문헌 4는 온도가 올라갈 경우 수축하는 소재를 사용하여 스웰링 자체를 방지하는 기술이다.
이와 같이 공간적인 제약을 극복하면서 파우치형 전지의 전체적인 스웰링 여부를 파악하여 해당 전지(셀)의 이상 여부를 거시적으로 파악할 수 있는 기술 및 파우치형 전지가 전지팩 내에서 적층될 경우 냉각을 위해서 내부 발열을 효율적으로 외부로 전달할 수 있는 구조가 간단하면서 내부 공간에 효율적으로 배치될 수 있는 기술이 아직까지 명확하게 제시되지 않고 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 중국 실용신안공보 제208013385호 (2018.10.26)
(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 제2009-059582호 (2009.03.19)
(특허문헌 3) 대한민국 공개특허공보 제2011-0037378호 (2011.04.13)
(특허문헌 4) 대한민국 공개특허공보 제2014-0050182호 (2014.04.29)
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1) 공간적인 제약을 극복하면서 파우치형 전지의 전체적인 스웰링 여부를 파악하여 해당 전지(셀)의 이상 여부를 거시적으로 파악할 수 있는 기술 및 2) 파우치형 전지가 전지팩 내에서 적층될 경우 냉각을 위해서 내부 발열을 효율적으로 외부로 전달할 수 있는 구조가 간단하면서 내부 공간에 효율적으로 배치될 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적어도 일측면에 리드가 돌출되어 있는 파우치형 전지에 있어서, 상기 리드가 돌출된 일측면에 반사필름이 부가된 파우치형 전지를 제공한다. 상기 반사필름은 가시광선 반사필름이다.
상기 파우치형 전지는 표면을 감싸고 있는 열수축 필름이 부가될 수 있고, 상기 열수축 필름과 상기 파우치형 전지 사이에 전도성 필름이 더 부가될 수 있다. 상기 전도성 필름은 상기 리드가 돌출된 일측면에 적어도 하나의 돌출부를 가지고 있을 수 있다. 한편, 상기 열수축 필름 또는 상기 전도성 필름과 상기 반사필름은 일체로 형성된 것일 수 있다.
상기 반사필름은 상기 파우치형 전지의 스웰링을 파악하기 위해서 신축성이 없는 것이 바람직하다. 파우치형 전지가 스웰링 될 경우, 신축성이 없는 반사필름이 찢어지거나 끊어져야 하므로 반사필름은 장력에 의해서 쉽게 파손될 수 있으면서 전지셀의 고온에도 화재의 위험이 없는 필름, 또는 종이 등의 소재가 바람직하다.
본원발명에 따른 상기 파우치형 전지를 적어도 하나 이상 포함하는 전지팩은 상기 반사필름의 찢김 또는 끊어짐을 감지할 수 있는 광조사부 및 감지기를 포함하는 스웰링 감지부가 부가된다.
또한 상기 전지팩은 상기 돌출부에 접촉하는 적어도 하나 이상의 냉각부를 추가로 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 상기 전지팩 내의 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법에 있어서,
a) 상기 광조사부에서 목적하는 파우치형 전지의 반사필름에 광을 조사하는 단계;
b) 상기 감지기에서 상기 반사필름에 반사되는 광을 감지하는 단계;
c) 상기 감지기에서 상기 반사필름에 반사되는 광이 감지되지 않을 경우, 상기 목적하는 파우치 셀이 스웰링 된 것으로 판단하는 단계;
를 포함하는 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법을 제공한다.
상기 파우치형 전지가 스웰링으로 팽창하여 상기 반사필름이 찢어서 상기 반사필름에 의해서 반사되는 빛이 감지되지 않을 때 상기 파우치형 전지가 스웰링 된 것으로 판단한다.
상기 파우치형 전지는 상기 전지팩 내에 배치된 것이고, 상기 광조사부 및 감지기는 상기 전지팩의 측면에 배치된다.
상기 파우치형 전지를 상기 전지팩에 배치하기 전에 상기 파우치형 전지의 표면을 전도성 필림으로 감싼 후 리드가 돌출되어 있는 일측면에서 반사필름을 부가한 후 이를 열수축 필름을 사용하여 감싸는 단계가 부가될 수 있다.
본원발명은 상기 발명의 임의의 조합이 가능한 상태로 제공될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 전지의 일반적인 구조의 분해 사시도이다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지의 사시도이다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지의 측면 단면도이다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다.
도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 AA' 단면도이다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 스웰링 감지 방법에 대한 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하는 본원발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예 및 실시예를 도면과 함께 제시한다. 이는 본원발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본원발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 이하 본원발명을 보다 자세히 설명한다.
이하 본원발명을 보다 자세히 설명한다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지(100)의 사시도이다.
파우치형 전지(100)는 일측면에 양극 및 음극 리드(160, 170)가 돌출되어 있다. 상기 일측면에는 반사필름(140)이 부가되어 있다. 상기 반사필름(140)은 양극 및 음극 리드(160, 170) 사이 중앙에 배치되어 있으나, 필요에 따라서 상기 일측면의 좌측 또는 우측으로 변경하는 것도 가능하다. 상기 반사필름(140)은 가시광선 반사필름, 또는 적외선 반사필름인 것이 바람직하다. 전지가 스웰링되는 경우는 대부분 온도가 상승하는 경우이기 때문에 적외선의 경우 반사필름의 손상 여부를 명확하게 알 수 없는 경우가 발생할 수 있으므로, 이 경우에는 가시광선 또는 자외선 반사필름을 사용하는 것이 바람직하다.
전극리드(160, 170)가 일측면에 모두 배치되는 않고 서로 상이한 면에 배치될 경우, 반사필름(140)은 필요에 따라서 한면 또는 양면에 배치될 수 있다.
상기 반사필름(140)은 상기 파우치형 전지의 스웰링을 파악하기 위해서 신축성이 없는 것이 바람직하다. 파우치형 전지가 스웰링 될 경우, 신축성이 없는 반사필름이 찢어지거나 끊어져야 하므로 반사필름은 장력에 의해서 쉽게 파손될 수 있으면서 전지셀의 고온에도 화재의 위험이 없는 필름, 또는 종이 등의 소재가 바람직하다. 상기 소재의 표면에 반사되는 재료를 코팅하여 사용이 가능하다.
상기 파우치형 전지(100)는 표면을 열수축 필름(110)이 감싸고 있다. 상기 열수축 필름(110)과 상기 파우치형 전지(100) 사이에 전도성 필름(120)이 더 부가되었으며, 상기 전도성 필름(120)은 상기 전극 리드(160, 170)가 돌출된 일측면에 돌출부(125)를 가지고 있다. 상기 돌출부(125)는 전도성 필름(120)과의 열전도를 위한 것으로서 파우치형 전지(100)의 외부로 돌출되어 있으면서 후술하는 냉각부(210)와 접촉하여 전도성 필름(120)의 열을 전도할 수 있어야 한다.
본원발명에 따른 일 실시예에서 반사필름(140)은 별도로 부가되었으나, 반사필름을 별도로 일측면의 최외각에 부착하거나, 열수축 필름 또는 상기 전도성 필름의 일부를 더 연장하여 사용할 수 있다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지(100)의 측면 단면도이다. 파우치형 전지(100)는 최외각을 열수축 필름(110, 이중쇄선으로 표시)이 감싸고 있다. 상기 열수축 필름(110)과 상기 파우치형 전지(100) 사이에 전도성 필름(120, 점선으로 표시)이 더 부가되어 있으며, 상기 전도성 필름(120)은 상기 전극 리드(160, 170)가 돌출된 일측면에 돌출부(125)를 가지고 있다. 도 3에서 전극조립체(130)가 표시되어 있으나, 상기 전극조립체(130)를 포함하는 파우치형 전지(100)의 케이스는 표시되지 않았다. 본원발명에 따른 모든 열수축 필름, 전도성 필름, 반사필름은 모두 파우치형 전지의 케이스 외부에 배치되는 것이다.
도 3의 반사필름(140)은 열수축 필름(110)과 전도성 필름(120)의 사이에 배치되는 것으로 표시되어 있으나, 열수축 필름(110)의 외각 또는 전도성 필름(120)의 내부에도 배치가 가능하다. 다면 반사필름(140)은 일측면이 외부로 개방되어 후술하는 스웰링 감지부(220)의 광조사부(224)에 조사되는 광을 반사할 수 있어야 한다.
도 3의 반사필름은 전극 리드(160, 170)이 배치된 일측면을 넘어서 상단 및 하단까지 연장되어 배치되어 있다. 이는 전지가 스웰링 할 경우 전극 리드(160, 170)가 배치된 일측면의 길이 변화가 크지 않고 주로 평면부(도 3에서 y축면)의 팽창이 더 크기 때문에 해당 부분을 감지하는 것이 더 유리하기 때문이다. 이때는 반사필름(140)은 평면부(도 3에서 y축면)의 끝부분만을 전지에 고정하고 후술하는 부분절개부(145)는 전지에 고정하지 않아 스웰링이 발생할 경우 상기 부분절개부(145)가 절개되어 스웰링 감지부가 쉽게 감지할 수 있게 할 수 있다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지팩(200)의 사시도이며 도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 AA' 단면도이다.
전지팩(200)은 1개 이상의 파우치형 전지(100)가 내부에 배치된 것으로서 구체적인 배치에 대해서는 통상의 기술자가 변형 가능한 것이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 도 4의 경우 5개의 파우치형 전지(100)가 배치되어 있으며, 돌출부(125)는 온도를 낮추기 위한 냉각부(210)와 접하고 있다. 냉각부(210)는 열전달이 높은 물질 또는 내부에 열전달 유체가 흐르는 관 형태로서 전지팩 자체에 냉각을 위한 방열핀, 냉각부 등과 연결되거나 전지팩이 다수 결합된 전지 모듈 또는 외부의 별도 장치를 통해서 열을 방출할 수 있는 수단과 연결된다.
반사필름의 파손 여부를 검출하기 위한 스웰링 감지부(220)가 팩의 측면 중심부(xz 평면)의 중앙에 마련되어 있으며, 상기 스웰링 감지부(220)는 센서지지부(222)를 따라서 배치된 광조사부(224), 감지기(226) 쌍이 다수 배치되어 있다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 스웰링 감지 방법에 대한 모식도이다.
본원발명에 따른 상기 전지팩 내의 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법에 있어서,
a) 상기 광조사부(224)에서 목적하는 파우치형 전지의 반사필름(140)에 광을 조사하는 단계;
b) 상기 감지기(226)에서 상기 반사필름(140)에 반사되는 광을 감지하는 단계;
c) 상기 감지기(226)에서 상기 반사필름(140)에 반사되는 광이 감지되지 않을 경우, 상기 목적하는 파우치형 전지가 스웰링 된 것으로 판단하는 단계;
를 포함하는 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법을 제공한다.
상기 파우치형 전지(100)가 스웰링으로 팽창하여(도 6의 오른쪽 상태) 상기 반사필름(140)이 찢어서 상기 반사필름(140)에 의해서 반사되는 빛이 감지되지 않을 때 상기 파우치형 전지가 스웰링 된 것으로 판단한다. 반사필름(140)의 스웰링 될 경우 특정 부위가 쉽게 파손될 수 있도록 부분절개부(145)를 마련하여 해당 부위가 쉽게 절개될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
(부호의 설명)
10, 100 : 파우치형 전지
20 : 전지케이스
30, 130 : 전극조립체
40, 50 : 전극 탭들
60, 70, 160, 170 : 전극 리드
80 : 전열필름
110 : 열수축 필름
120 : 전도성 필름
125 : 돌출부
140 : 반사필름
145 : 부분절개부
200 : 전지팩
210 : 냉각부
220 : 스웰링 감지부
222 : 센서지지부
224 : 광조사부
226 : 감지기
이와 같이 본원발명은 1) 공간을 많이 차지하지 않으며, 2) 전지팩 내의 파우치형 전지의 전체적인 스웰링 여부를 쉽게 파악하여 해당 전지(셀)의 이상 여부를 감지할 수 있고, 3) 이와 동시에 파우치형 전지가 전지팩 내에서 적층될 경우 내부 발열을 효율적으로 외부로 전달할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 적어도 일측면에 리드가 돌출되어 있는 파우치형 전지에 있어서,
    상기 리드가 돌출된 일측면에 반사필름이 부가된 파우치형 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사필름은 가시광선 반사필름인 파우치형 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 전지의 표면을 감싸고 있는 열수축 필름이 부가된 파우치형 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열수축 필름과 상기 파우치형 전지 사이에 전도성 필름이 부가된 파우치형 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전도성 필름은 상기 리드가 돌출된 일측면에 적어도 하나의 돌출부를 가지고 있는 파우치형 전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열수축 필름 또는 상기 전도성 필름과 상기 반사필름은 일체로 형성된 것인 파우치형 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지를 적어도 하나 이상 포함하는 전지팩에 있어서,
    상기 반사필름의 찢김 또는 끊어짐을 감지할 수 있는 광조사부 및 감지기를 포함하는 스웰링 감지부가 부가된 전지팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부에 접촉하는 적어도 하나 이상의 냉각부를 추가로 포함할 수 있는 전지팩.
  9. 제7항에 따른 전지팩 내의 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법에 있어서,
    a) 상기 광조사부에서 목적하는 파우치형 전지의 반사필름에 광을 조사하는 단계;
    b) 상기 감지기에서 상기 반사필름에 반사되는 광을 감지하는 단계;
    c) 상기 감지기에서 상기 반사필름에 반사되는 광이 감지되지 않을 경우, 상기 목적하는 파우치형 전지가 스웰링 된 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 파우치형 전지의 스웰링 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 파우치형 전지가 스웰링 된 것으로 판단하는 것은 상기 파우치형 전지가 스웰링으로 팽창하여 상기 반사필름이 찢어서 상기 반사필름에 의해서 반사되는 빛이 감지되지 않는 것인 파우치 전지셀의 스웰링 감지 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 파우치형 전지는 상기 전지팩 내에 배치된 것이고, 상기 광조사부 및 감지기는 상기 전지팩의 측면에 배치된 것인 파우치 셀의 스웰링 감지 방법.
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