特許 7527468 電池セル及びそれを含む電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-25

(45)【発行日】2024-08-02

(54)【発明の名称】電池セル及びそれを含む電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/342 20210101AFI20240726BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/553 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/131 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/117 20210101ALI20240726BHJP

   H01M 50/14 20210101ALI20240726BHJP

【ＦＩ】

H01M50/342 101

H01M50/105

H01M50/178

H01M50/553

H01M50/531

H01M50/186

H01M50/184 C

H01M50/121

H01M50/131

H01M50/117

H01M50/14

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023504613

(86)(22)【出願日】2022-04-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-24

(86)【国際出願番号】 KR2022005959

(87)【国際公開番号】W WO2022231277

(87)【国際公開日】2022-11-03

【審査請求日】2023-01-23

(31)【優先権主張番号】10-2021-0053775

(32)【優先日】2021-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】フン－ヒ・リム

(72)【発明者】

【氏名】サン－フン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ミン－ヒョン・カン

(72)【発明者】

【氏名】デ－ウォン・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヒュン－キュン・ユ

(72)【発明者】

【氏名】ス－ジ・ファン

【審査官】多田 達也

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５３０１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１０３２３６（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１１３６３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／１０－５０／１９８

Ｈ０１Ｍ５０／３０－５０／３９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、
前記シーリング部に挿入され、前記シーリング部とともに融着されるガス排出部と、を含み、
前記ガス排出部は、第１層及び第２層が積層されたフィルム状であり、
前記ガス排出部は、前記電池ケースの内側に向かって開放されており、且つ前記電池ケースの外側に向かって開放されていない構造を有するように折り畳まれており、
前記第１層は前記ガス排出部の外面をなし、前記第１層と前記シーリング部とが互いに接している、電池セル。

【請求項2】

前記ガス排出部は、第１境界線を基準にして折り畳まれた構造を有しており、
前記第１境界線は、前記ガス排出部の幅方向に沿って延長されている、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記ガス排出部において、前記第１境界線を基準にして両端に位置した第１端部及び第２端部がそれぞれ、第２境界線を基準にして前記ガス排出部の内側に向かって折り畳まれている、請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記第２境界線は、前記第１境界線と交差する対角方向である、請求項３に記載の電池セル。

【請求項5】

前記第１端部と前記第２端部とは、前記シーリング部の内側端部に隣接して位置している、請求項３に記載の電池セル。

【請求項6】

前記ガス排出部の中心部に形成された第３端部は、前記シーリング部の外側に突出している、請求項１から５のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項7】

前記第２境界線によって折り畳まれた前記ガス排出部の外側端部である第４端部は、前記シーリング部上に位置している、請求項４に記載の電池セル。

【請求項8】

前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続され、前記シーリング部を通って前記電池ケースの外側に突出している電極リードと、
前記電極リードの上部及び下部の少なくとも一方において、前記シーリング部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、
前記シーリング部のうちの前記電極リードが位置していない辺に前記ガス排出部が位置している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項9】

前記第１層は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニルのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項10】

前記第２層は、フッ素系の材料を含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項11】

前記ガス排出部は、前記第１層と前記第２層との間に位置する水分吸収層をさらに含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項12】

前記水分吸収層は、ゲッター材料を含む、請求項１１に記載の電池セル。

【請求項13】

前記ゲッター材料は、酸化カルシウム、塩化リチウム、シリカ、酸化バリウム、バリウム、及びカルシウムのうちの少なくとも一つを含む、請求項１２に記載の電池セル。

【請求項14】

前記ゲッター材料は、金属有機構造体の構造を有する、請求項１２に記載の電池セル。

【請求項15】

請求項１に記載の電池セルを含む、電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年４月２６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００５３７７５号に基礎した優先権を主張する。

【0002】

本発明は、電池セル及びそれを含む電池モジュールに関し、より具体的には、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制する電池セル、及びそれを含む電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急増している。特に、二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置のエネルギー源としても多くの関心を集めている。

【0004】

このような二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒形または角形の金属缶に収納されている円筒形電池及び角形電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型ケースに収納されているパウチ型電池とに分けられる。ここで、電池ケースに収納される電極組立体は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在された分離膜を備え、充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長尺シート型の正極と負極との間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール型と、複数の正極と負極とを、分離膜を介在した状態で順次に積層した積層型とに分けられる。

【0005】

中でも、特に積層型または積層／折畳み型電極組立体をアルミニウムラミネートシートからなるパウチ型電池ケースに収納した構造のパウチ型電池は、製造コストが低くて軽量であり、変形が容易であるなどの理由から使用量が次第に増加している。

【0006】

しかし、近年、電池セルのエネルギー密度の増加とともに、電池セルの内部で発生するガスの量も増加するという問題がある。特に、電池セルの内部で発生したガスが円滑に排出されない場合、電池セルにはガス発生によるベンティング現象が生じ得る。また、電池セルがガスを排出するための別途のベンティング部を含んでいる場合にも、該ベンティング部から水分が電池セルの内部へと浸透することがあり、それによる副反応によって電池セルの性能が低下し、さらなるガスの発生につながるおそれがある。そこで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セル外部の水分が内部に浸透することを防止する電池セルに対する開発要求が高まっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させながらも、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制する電池セル、及びそれを含む電池モジュールを提供することである。

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に制限されず、言及されていない課題は、本明細書及び添付される図面から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様による電池セルは、電極組立体が取り付けられる収納部、及び該収納部の外周辺が密封されて形成されるシーリング部を含む電池ケースと、前記シーリング部に挿入され、前記シーリング部とともに融着されるガス排出部と、を含み、前記ガス排出部は、第１層及び第２層を含み、第１境界線を基準にして折り畳まれた構造を有し、前記ガス排出部は、前記電池ケースの内側に向かって開放されており、前記第１層は前記ガス排出部の外面をなし、前記第１層と前記シーリング部とが互いに接する。

【0010】

前記第１境界線は、前記ガス排出部の幅方向に沿って延長され得る。

【0011】

前記ガス排出部において、前記第１境界線を基準にして両端に位置した第１端部及び第２端部がそれぞれ第２境界線を基準にして前記ガス排出部の内側に向かって折り畳まれ得る。

【0012】

前記第２境界線は、前記第１境界線と交差する対角方向であり得る。

【0013】

前記第１端部と前記第２端部とは、前記シーリング部の内側端部に隣接して位置し得る。

【0014】

前記ガス排出部の中心部に形成された第３端部は、前記シーリング部の外側に突出し得る。

【0015】

前記第２境界線によって折り畳まれた前記ガス排出部の外側端部である第４端部は、前記シーリング部上に位置し得る。

【0016】

前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続され、前記シーリング部を通って前記電池ケースの外側に突出している電極リードと、前記電極リードの上部及び下部の少なくとも一方において、前記シーリング部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、前記シーリング部のうちの前記電極リードが位置していない辺に前記ガス排出部が位置し得る。

【0017】

前記第１層は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つを含み得る。

【0018】

前記第２層は、フッ素系の材料を含み得る。

【0019】

前記ガス排出部は、前記第１層と前記第２層との間に位置する水分吸収層をさらに含み得る。

【0020】

前記水分吸収層は、ゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）材料を含み得る。

【0021】

前記ゲッター材料は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ_２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも一つを含み得る。

【0022】

前記ゲッター材料は、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）の構造を有し得る。

【0023】

本発明の他の一態様による電池モジュールは、上述した電池セルを含む。

【発明の効果】

【0024】

本発明の実施形態によれば、多層構造を有し、所定の境界線を基準にして折り畳まれた構造のガス排出部を含む電池セル、及びそれを含む電池モジュールを提供することで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出能を向上させ、電池セルの内部に流れ込む水分の浸透を抑制することができる。

【0025】

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない効果は本明細書及び添付される図面から当業者に明確に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態による電池セルを示した図である。

【図2】図１の一部を示した拡大図である。

【図3】図１のガス排出部の構成を示した図である。

【図4】図１のガス排出部が折り畳まれる構造を示した図である。

【図5】図２のａ－ａ’に沿った部分断面図である。

【図6】図２のｂ－ｂ’に沿った部分断面図である。

【図7】本発明の他の一実施形態によるガス排出部の構成を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して本発明の多様な実施形態について当業者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現でき、後述する実施形態に限定されるものではない。

【0028】

本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体を通して同一または類似の構成要素に対しては、同じ参照符号を付することにする。

【0029】

また、図示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上、任意に示されているため、本発明が図示によって限定されることはない。図面においては、多様な層及び領域を明確に示すため、厚さを拡大して示している。そして、図面において、説明の便宜上、一部の層及び領域の厚さを誇張して示している。

【0030】

また、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0031】

また、明細書の全体において、「平面図」とするとき、これは対象部分を上方から眺めた場合を意味し、「断面図」とするとき、これは対象部分を垂直に切った断面を側方から眺めた場合を意味する。

【0032】

図１は、本発明の一実施形態による電池セルを示した図である。

【0033】

図１を参照すると、本発明の一実施形態による電池セル１００は、電極組立体１１０が取り付けられる収納部２１０、及び収納部２１０の外周辺が密封されて形成されるシーリング部２５０を含む電池ケース２００と、シーリング部２５０に挿入され、シーリング部２５０とともに融着されるガス排出部５００と、を含む。前記シーリング部２５０は、熱またはレーザーなどによって密封され得る。また、前記シーリング部２５０とガス排出部５００とは、熱またはレーザーなどによって融着され得る。

【0034】

電池ケース２００は、樹脂層及び金属層を含むラミネートシートからなり得る。より具体的には、電池ケース２００は、ラミネートシートからなり、最外郭を成す外側樹脂層、物質の通過を防止する遮断性金属層、及び密封のための内側樹脂層で構成され得る。

【0035】

電極組立体１１０は、ゼリーロール型（巻取型）、積層型（スタック型）、または複合型（積層／折畳み型）の構造からなり得る。より具体的には、電極組立体１１０は、正極、負極、これらの間に配置される分離膜からなり得る。

【0036】

電極リード３００は、電極組立体１１０に含まれた電極タブ（図示せず）と電気的に接続され、シーリング部２５０を通って電池ケース２００の外側に突出している。また、リードフィルム４００は、電極リード３００の上部及び下部の少なくとも一方において、シーリング部２５０に対応する部分に位置する。これにより、リードフィルム４００は、融着時に電極リード３００で短絡が発生することを防止するとともに、シーリング部２５０と電極リード３００との密封性を向上させることができる。

【0037】

リードフィルム４００は、電極リード３００よりも広い幅を有し得る。リードフィルム４００は、シーリング部２５０の長さよりも長く、電極リード３００の長さよりも短い長さを有し得る。これにより、リードフィルム４００は、電極リード３００の電気的接続を妨害しないとともに、電極リード３００の側面が外側に露出することを防止することができる。本明細書において、前記リードフィルム４００の幅とは、電極リード３００の突出方向の垂直方向を基準にしてリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味し、前記電極リード３００の幅とは、電極リード３００の突出方向の垂直方向を基準にして電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。前記リードフィルム４００の長さとは、電極リード３００の突出方向を基準にしてリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味し、シーリング部２５０の長さとは、電極リード３００の突出方向を基準にしてシーリング部２５０の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。電極リード３００の長さとは、電極リード３００の突出方向を基準にして電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。

【0038】

ガス排出部５００は、シーリング部２５０の少なくとも一部に挿入され得る。より具体的には、図１のように、ガス排出部５００は、シーリング部２５０において電極リード３００が位置していない外周辺に位置し得る。換言すると、ガス排出部５００は、電極組立体１１０の側面に隣接したシーリング部２５０に挿入され得る。これにより、ガス排出部５００は、電極リード３００の電気的接続を妨害しないとともに、ガス排出部５００によるガス排出経路を十分に確保することができる。

【0039】

他の例として、具体的には図示していないが、ガス排出部５００は、シーリング部２５０において電極リード３００が位置する外周辺側に位置し得る。換言すると、ガス排出部５００は、電極リード３００と同じ外周辺側に位置し、電極リード３００とは離隔して位置し得る。これにより、ガス排出部５００が電極リード３００と同じ方向に突出することで、電池セル１００の空間効率をさらに高めることができる。

【0040】

以下、ガス排出部５００についてより詳しく説明する。

【0041】

図２は図１の一部を示した拡大図であり、図３は図１のガス排出部の構成を示した図であり、図４は図１のガス排出部が折り畳まれる構造を示した図である。

【0042】

図２及び図３を参照すると、ガス排出部５００は、第１層５１０及び第２層５５０を含む。より具体的には、ガス排出部５００は、第１層５１０と第２層５５０とが積層されたフィルムからなり得る。

【0043】

ここで、第１層５１０は、融着によって接着可能な接着層であり得る。より具体的には、第１層５１０は、ポリオレフィン系の材料、エポキシ、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの少なくとも一つを含み得る。一例として、前記ポリオレフィン系の材料はポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などであり得る。

【0044】

また、第２層５５０は、融着による接着が不可能な非接着層であり得る。より具体的には、第２層５５０は、フッ素系の材料を含み得る。一例として、前記フッ素系の材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）などであり得る。

【0045】

これにより、図２及び図４のように、ガス排出部５００は、第１層５１０がガス排出部５００の外面になるように折り畳まれた構造を有し、第１層５１０は、シーリング部２５０とともに融着されて互いに接着され得る。一方、第２層５５０は、ガス排出部５００の内面になるように折り畳まれ、互いに対面する第２層５５０同士が互いに融着されず、ガス排出部５００の内部はガス排出通路になる。

【0046】

前記第２層５５０は、前記第１層５１０と第２層５５０との間に接着材料を備えるか、または、第１層５１０と一緒に押出され得る。前記接着材料は、アクリル系を含み得る。

【0047】

電池の内部でガスが発生して電池の内圧が増加すると、互いに対面している第２層５５０同士の界面にガスが流れ込んで第２層５５０同士の間に空間が形成される。このように流れ込んだガスによってガス排出部５００の内部空間と電池の外部とで圧力差が生じ、該圧力差がガスの推進力（ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）として作用して、ガス排出部５００内部のガスを外側へと排出することができる。

【0048】

本明細書において、ガス透過度はＡＳＴＭ Ｆ２４７６－２０で測定し得る。

【0049】

前記第２層５５０のガス透過度は６０℃で１．６ｅ^５～１．６ｅ^７バーラー（ｂａｒｒｅｒ）であり得る。例えば、二酸化炭素透過度が上述した範囲を満足し得る。また、第２層５５０の厚さ２００μｍを基準にしてガス透過度が６０℃で上述した範囲を満足し得る。前記第２層５５０のガス透過度が上述した範囲を満足する場合、電池セルの内部で発生するガスをより効果的に排出することができる。

【0050】

図４を参照すると、図４の（ａ）は、第１層５１０と第２層５５０とが積層されているフィルムの上面を基準にして、ガス排出部５００が折り畳まれる境界線を示した図である。図４の（ｂ）は、ガス排出部５００が図４の（ａ）の境界線に沿って折り畳まれた構造を示した図である。ただし、図４には第１層５１０を中心に示されているが、図４の（ａ）の下面に位置する第２層５５０が省略されており、図４の（ｂ）のガス排出部５００の内面に位置する第２層５５０が省略されている。

【0051】

図２及び図４の（ａ）を参照すると、ガス排出部５００は、第１境界線Ａ－Ａ’を基準にして折り畳まれた構造を有し得る。第１境界線Ａ－Ａ’は、ガス排出部５００の幅方向に沿って延長され得る。本明細書において、前記ガス排出部５００の幅方向とは、シーリング部２５０の長手方向を意味する。より具体的には、図４の（ａ）のように、第１境界線Ａ－Ａ’は水平方向を基準にして第１層５１０と第２層５５０とが積層されているフィルムの中心線であり得る。

【0052】

これにより、ガス排出部５００は、第１境界線Ａ－Ａ’を基準にして折り畳まれ、第１層５１０がガス排出部５００の上下面を形成し得る。すなわち、ガス排出部５００の上下面に位置した第１層５１０によってガス排出部５００とシーリング部２５０との間の封止性が向上することができる。

【0053】

また、図４を参照すると、ガス排出部５００は、第１境界線Ａ－Ａ’を基準にして両端に位置した第１端部５００ａ及び第２端部５００ｂがそれぞれ、第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’を基準にしてガス排出部５００の内側に向かって折り畳まれ得る。より具体的には、図４の（ａ）のように、第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’は第１境界線Ａ－Ａ’と交差する対角方向であり得る。

【0054】

また、ガス排出部５００において、第１端部５００ａ及び第２端部５００ｂはシーリング部２５０内に位置し得る。一例として、図２のように、ガス排出部５００において、第１端部５００ａと第２端部５００ｂとはシーリング部２５０の内側端部に隣接して位置し得る。前記シーリング部２５０の内側端部とは、シーリング部２５０の端部のうち電極組立体に近い端部を意味する。

【0055】

また、ガス排出部５００は、第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’の角度を調節することで、第１端部５００ａ及び第２端部５００ｂの位置を調節し得る。例えば、第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’の角度は４５゜未満であり得る。前記第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’の角度が上述した範囲を満たす場合、ガス移動通路をより容易に確保することができる。

【0056】

また、ガス排出部５００は、シーリング部２５０に挿入される位置に応じて、第１端部５００ａ及び第２端部５００ｂの位置を調節し得る。図２を参照すると、前記第２境界線に沿って折り畳まれた前記ガス排出部の外側端部である第４端部５００ｄがシーリング部２５０上に位置し得る。すなわち、第４端部５００ｄがシーリング部２５０の外側端部と内側端部との間に位置し得る。ここで、シーリング部２５０の外側端部とは、シーリング部２５０の端部のうち電池の外側の端部を意味する。第４端部５００ｄがシーリング部２５０上に位置する場合、ガス排出部５００をシーリング部２５０上により容易に固定できる。

【0057】

これにより、ガス排出部５００は第２境界線Ｂ１－Ｂ１’、Ｂ２－Ｂ２’を基準にして折り畳まれているため、第１層５１０がガス排出部５００の側面を形成する。すなわち、ガス排出部５００の両側面に位置した第１層によってガス排出部５００とシーリング部２５０との間の封止性がより向上することができる。

【0058】

さらに、第２層５５０を外部に露出させないことで、電池セル１００の外部の水分が内側に浸透することを防止できる。また、本発明のガス排出部５００は、所定の境界線に沿って折り畳まれた構造を有することで、相対的に製造工程も容易である。

【0059】

前記第１層５１０の水分浸透量は、２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇ、または０．０２～０．０４ｇ、または０．０６ｇ、または０．１５ｇであり得る。前記第１層５１０の水分浸透量が上述した範囲を満たす場合、前記ガス排出部５００から流入される水分の浸透をより効果的に防止することができる。

【0060】

本明細書において、水分浸透量は、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９方式を採択して測定し得る。このとき、ＭＣＯＯＮ社から公式認証された装置を使用して測定し得る。

【0061】

ただし、本発明のガス排出部５００は、図４のように折り畳まれる構造の他にも、第２層５５０が外部に露出しないように折り畳まれる構造であれば、本実施形態に含まれ得る。

【0062】

図５は図２のａ－ａ’に沿った部分断面図であり、図６は図２のｂ－ｂ’に沿った部分断面図である。

【0063】

図２及び図５を参照すると、本実施形態において、ガス排出部５００は電池ケース２００の内側に向かって開放されており、第１層５１０はガス排出部５００の外面をなし、第１層５１０とシーリング部２５０とが互いに接する。また、第２層５５０は、ガス排出部５００の内面をなし、第２層５５０同士の間にガス排出通路５７０が形成され得る。

【0064】

これにより、本実施形態のガス排出部５００は、第２層５５０同士の間に形成されたガス排出通路５７０に電池セル１００内部のガスが流れ込み、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスは外部との圧力差によって外側に向かって排出され得る。

【0065】

ガス排出部５００の中心部に形成された第３端部５００ｃは、シーリング部２５０の外側に突出し得る。また、本実施形態において、第３端部５００ｃの位置によってガス排出通路５７０に流れ込んだガスの排出程度を調節することができる。一例として、第３端部５００ｃがシーリング部２５０の外側端部に隣接して位置する場合、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスを外部に排出可能な面積が相対的に小さくなるので、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスの排出程度が減少し得る。他の例として、第３端部５００ｃがシーリング部２５０の外側端部から離れて位置する場合、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスを外部に排出可能な面積が相対的に大きくなるので、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスの排出程度が増加し得る。

【0066】

ガス排出通路５７０に流れ込んだガスを外部に排出可能な面積によってガス排出部５００の厚さが変わり得る。ガス排出部５００の厚さは、ガス透過効率とシーリング特性とを同時に考慮して決定され得る。例えば、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスを外部に排出可能な面積が小さい場合、ガス排出部５００は、シーリング部２５０と融着可能な程度の厚さを有しながらも、ガス排出部５００の厚さが薄い方がガス排出の面でさらに有利である。

【0067】

本発明の一実施形態において、第１層５１０の厚さは１０～５０μｍであり得る。前記第１層５１０の厚さが上述した範囲を満たす場合、シーリング部２５０との融着が容易であるとともに、電池セルの内部で発生するガスをより容易に排出することができる。

【0068】

本発明の一実施形態において、第２層５５０の厚さは１００～３００μｍであり得る。前記第２層５５０の厚さが上述した範囲を満たす場合、電池セルの内部で発生するガスをより容易に排出することができる。

【0069】

図２及び図６を参照すると、本実施形態のガス排出部５００は、図６のように、第１端部５００ａ及び第２端部５００ｂがガス排出部５００の内側に向かって折り畳まれ得る。ただし、図６にはガス排出部５００の構造が誇張されて示されているが、ガス排出部５００は上下部が融着されて、ガス排出部５００の外面に位置した第１層５１０同士が接しているか、または、第１層５１０内にシーリング部２５０の一部が埋め込まれ得る。

【0070】

これにより、ガス排出部５００の両側面は第１層５１０を外面にして、シーリング部２５０とガス排出部５００との間の封止性を向上させることができる。また、第２層５５０を外部に露出させないことで、電池セル１００の外部の水分が内側に浸透することを防止できる。さらに、ガス排出部５００の内面に形成された第２層５５０の面積も相対的に大きくなるため、ガス排出通路５７０に流れ込んだガスの排出量も増加させることができる。

【0071】

図７は、本発明の他の一実施形態によるガス排出部の構成を示した図である。

【0072】

本発明の他の一実施形態によれば、ガス排出部６００は、第１層６１０、第２層６５０、及び水分吸収層６９０を含み得る。ここで、水分吸収層６９０は、第１層６１０と第２層６５０との間に位置し得る。より具体的には、ガス排出部６００は、第１層６１０と水分吸収層６９０と第２層６５０とが積層されたフィルムからなり得る。

【0073】

ここで、第１層６１０及び第２層６５０は、上述した図１～図６の説明が同様に適用され得るため、以下では水分吸収層６９０のみについて詳しく説明する。

【0074】

水分吸収層６９０は、水分吸着機能を有する層であり得る。より具体的には、水分吸収層６９０は、ゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）材料を含み得る。ここで、ゲッター材料とは、化学的に活性化された金属膜によって気体が吸着される作用を用いて真空排気可能な材料を意味する。一例として、前記ゲッター材料は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ_２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも一つであり得る。他の例として、前記ゲッター材料は、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）の構造を有し得る。ただし、前記ゲッター材料はこれに限定されず、一般にゲッター材料として分類されるすべての種類の材料が含まれ得る。

【0075】

これにより、図４及び図７のように、水分吸収層６９０が第１層６１０と第２層６５０との間に位置することで、ガス排出部５００は、電池セル１００の外部から電池セル１００の内側に流れ込む水分の浸透度をさらに最小化しながらも、ガス透過度が高いことから、電池セル１００の内部で発生したガスを外部により容易に排出することができる。

【0076】

また、本発明の他の一態様による電池モジュールは、上述した電池セルを含む。一方、本実施形態による電池モジュールは、一つまたはそれ以上がパックケース内にパッケージングされて電池パックを形成してもよい。

【0077】

上述した電池モジュール及びそれを含む電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。このようなデバイスは、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段であり得るが、本発明はこれに制限されず、電池モジュール及びそれを含む電池パックを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。

【0078】

以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の基本概念を用いた当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属することは言うまでもない。

【符号の説明】

【0079】

１００ 電池セル
１１０ 電極組立体
２００ 電池ケース
２１０ 収納部
２５０ シーリング部
３００ 電極リード
４００ リードフィルム
５００ ガス排出部
５００ａ 第１端部
５００ｂ 第２端部
５００ｃ 第３端部
５００ｄ 第４端部
５１０ 第１層
５５０ 第２層
５７０ ガス排出通路
６００ ガス排出部
６１０ 第１層
６５０ 第２層
６９０ 水分吸収層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図5】

【図6】

【図7】