特許 7546812 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(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 50/35 20210101AFI20240830BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240830BHJP

   H01M 50/131 20210101ALI20240830BHJP

   H01M 50/141 20210101ALI20240830BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20240830BHJP

   H01M 50/30 20210101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H01M50/35 101

H01M50/105

H01M50/131

H01M50/141

H01M50/184 C

H01M50/30

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2024513251

(86)(22)【出願日】2023-01-20

(86)【国際出願番号】 KR2023001068

(87)【国際公開番号】W WO2023153673

(87)【国際公開日】2023-08-17

【審査請求日】2024-02-27

(31)【優先権主張番号】10-2022-0018745

(32)【優先日】2022-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【早期審査対象出願】

(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】ミン－ヒョン・カン

(72)【発明者】

【氏名】サン－フン・キム

(72)【発明者】

【氏名】デ－ウン・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヒュン－キュン・ユ

(72)【発明者】

【氏名】フン－ヒ・イム

(72)【発明者】

【氏名】ス－ジ・ファン

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２３－５２４８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２３－５２２３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２３－５２３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／２４４８５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体が装着される収納部、及び外周縁が密封された構造の封止部を含む電池ケースと、
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、前記封止部を経由して前記電池ケースの外側方向へ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、前記封止部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、
前記リードフィルムは、前記電池ケースの外側方向へ凹んだ凹陥部が形成されており、
前記凹陥部は、前記電池ケースの内部の方へ開放されており、
前記凹陥部のガス排出部分の上に位置する封止部は、電池ケースの外側から内側方向へ凹んだ凹み封止部を備え、
前記凹み封止部が、平面上で前記ガス排出部分の少なくとも一部と重畳していない、電池セル。

【請求項2】

前記凹陥部のガス排出部分が前記電池ケースの外部に露出している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記凹み封止部が複数であり、複数の前記凹み封止部が互いに離隔している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項4】

前記凹陥部は、第１凹陥部及び第２凹陥部を含み、
前記第１凹陥部が、前記電極リードの突出方向に沿って延在しており、
前記第２凹陥部が、前記封止部の長手方向に沿って延在している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項5】

前記第１凹陥部の一端部が前記電池ケースの内部の方へ開放され、前記第１凹陥部の他端部が前記第２凹陥部と連通する、請求項４に記載の電池セル。

【請求項6】

前記凹み封止部が前記第２凹陥部の上に位置する、請求項４に記載の電池セル。

【請求項7】

前記凹み封止部が前記第２凹陥部の長手方向に沿って延在している、請求項６に記載の電池セル。

【請求項8】

前記凹み封止部の長さが、前記第２凹陥部の長さと同一であるか、またはそれより大きい、請求項７に記載の電池セル。

【請求項9】

前記凹み封止部の幅が、前記第２凹陥部の幅と同一であるか、またはそれより大きい、請求項６に記載の電池セル。

【請求項10】

前記リードフィルムのガス透過度が６０℃で２０～６０ｂａｒｒｅｒである、請求項１に記載の電池セル。

【請求項11】

前記リードフィルムの水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇである、請求項１に記載の電池セル。

【請求項12】

前記リードフィルムが、ポリオレフィン系の物質を含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項13】

前記凹陥部内に通気層が挿入されており、
前記通気層が、前記リードフィルムよりも通気度の高い素材を含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項14】

前記通気層の厚さが５０～１５０μｍである、請求項１３に記載の電池セル。

【請求項15】

前記通気層のガス透過度が、１．６ｅ^５～１．６ｅ^７ｂａｒｒｅｒである、請求項１３に記載の電池セル。

【請求項16】

前記通気層がポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、天然素材、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維またはこれらの二つ以上を含む、請求項１３に記載の電池セル。

【請求項17】

前記リードフィルムの凹陥部の内面の少なくとも一面を覆う内層をさらに含む、請求項１に記載の電池セル。

【請求項18】

前記内層をなす素材が、前記リードフィルムをなす素材よりも融点が高く、かつ電解液に反応しない、請求項１７に記載の電池セル。

【請求項19】

前記内層は、ポリオレフィン系、フッ素系及び多孔性セラミック系の少なくとも一つの物質を含む、請求項１８に記載の電池セル。

【請求項20】

前記電極リードの突出方向を基準にして、
前記凹陥部の前面を囲むリードフィルムの幅が２ｍｍ以上である、請求項１に記載の電池セル。

【請求項21】

前記凹陥部の上面を囲むリードフィルムの厚さが１００～３００μｍである、請求項１に記載の電池セル。

【請求項22】

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、より詳しくは、電池セルの内部で発生したガスの外部排出量が向上した電池セル及びそれを含む電池モジュールに関する。

【0002】

本出願は、２０２２年２月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００１８７４５号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれ、エネルギー源として二次電池の需要が急増しつつある。特に、二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートブックＰＣ、ウェアラブルデバイスなどのモバイル器機だけではなく、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浴びている。

【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内蔵されている円筒形二次電池及び角形二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型二次電池に分けられ得る。ここで、電池ケースに内蔵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の構造からなり、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いシート状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、複数の正極と負極が分離膜を介在した状態で順次に積層されたスタック型に分けられる。

【0005】

この中でも、特に、スタック型またはスタック／フォールディング型の電極組立体をアルミニウムラミネートシートのパウチ型電池ケースに内蔵した構造のパウチ型電池が、低い製造コスト、小さい重量、容易な変形形態などの理由で使用量が次第に増加しつつある。

【0006】

図１は、従来の電池セルの上面図である。図２は、図１において、ａ－ａ’軸に沿って切断した断面図である。図１及び図２を参照すると、従来の電池セル１０は、電極組立体１１が収納部２１に装着され、外周縁が密封された構造の封止部２５を含む電池ケース２０を含む。ここで、封止部２５を経由して電池ケース２０の外側方向へ突出している電極リード３０を含み、電極リード３０の上下部と封止部２５との間にはリードフィルム４０が位置する。

【0007】

近年、電池セルのエネルギー密度が増加するにつれ、電池セルの内部で発生するガス量も増加するという問題がある。従来の電池セル１０の場合、電池セルの内部で発生したガスを排出する部品が含まれていないため、電池セルは、ガス発生によってベント形状が発生することがある。これと共に、ベント現象によって損傷した電池セルは、水分が内部へ浸透することによって副反応が発生することがあり、電池性能の低下及びさらなるガスの発生も招来されるという問題がある。そこで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出量が向上した電池セルを開発する必要性が高くなっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、電池セルの内部で発生したガスの外部排出量が向上した電池セル及び電池モジュールを提供することを目的とする。

【0009】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施例による電池セルは、電極組立体が装着される収納部、及び外周縁が密封された構造の封止部を含む電池ケースと、前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続し、前記封止部を経由して前記電池ケースの外側方向へ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、前記封止部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムは、前記電池ケースの外側方向へ凹んだ凹陥部が形成されており、前記凹陥部は、前記電池ケースの内部の方へ開放されており、前記凹陥部のガス排出部分の上に位置する封止部は、電池ケースの外側から内側方向へ凹んだ凹み封止部を備え、前記凹み封止部は、平面上で前記ガス排出部分の少なくとも一部と重畳していない。

【0011】

前記凹陥部のガス排出部分が前記電池ケースの外部に露出していてもよい。

【0012】

前記凹み封止部は、第１凹陥部及び第２凹陥部を含んでもよく、前記第１凹陥部は前記電極リードの突出方向に沿って延在しており、前記第２凹陥部は、前記封止部の長手方向に沿って延在し得る。

【0013】

前記第１凹陥部の一端部は前記電池ケースの内部の方へ開放され、前記第１凹陥部の他端部は前記第２凹陥部と連通し得る。

【0014】

前記凹み封止部が前記第２凹陥部の上に位置し得る。

【0015】

前記凹み封止部が前記第２凹陥部の長手方向に沿って延在し得る。

【0016】

前記凹み封止部の長さは、前記第２凹陥部の長さと同一であるか、またはそれより大きくてもよい。

【0017】

前記凹み封止部の幅は、前記第２凹陥部の幅と同一であるか、またはそれより大きくてもよい。

【0018】

前記リードフィルムのガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が６０℃で２０～６０ｂａｒｒｅｒであり得る。

【0019】

前記リードフィルムの水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇであり得る。

【0020】

前記リードフィルムがポリオレフィン系の物質を含み得る。

【0021】

前記凹陥部内に通気層が挿入されてもよく、前記通気層は、前記リードフィルムよりも通気度の高い素材を含み得る。

【0022】

前記通気層の厚さが５０～１５０μｍであり得る。

【0023】

前記通気層のガス透過度が、１．６ｅ^５～１．６ｅ^７ｂａｒｒｅｒであり得る。

【0024】

前記通気層がポリオレフィン（Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）系樹脂、フッ素系樹脂、天然素材、ガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）、セラミック繊維（ｃｅｒａｍｉｃ ｆｉｂｅｒ）、金属繊維（ｍｅｔａｌ ｆｉｂｅｒ）またはこれらの二つ以上を含み得る。

【0025】

前記リードフィルムの凹陥部の内面の少なくとも一面を覆う内層をさらに含み得る。

【0026】

前記内層をなす素材は、前記リードフィルムをなす素材よりも融点が高く、かつ電解液に反応しなくてもよい。

【0027】

前記内層は、ポリオレフィン系、フッ素系及び多孔性セラミック系の少なくとも一つの物質を含み得る。

【0028】

前記電極リードの突出方向を基準にして、前記凹陥部の前面を囲むリードフィルムの幅が２ｍｍ以上であり得る。

【0029】

前記凹陥部の上面を囲むリードフィルムの厚さが１００～３００μｍであり得る。

【0030】

なお、本発明の他の実施例による電池モジュールは、前述した電池セルを含む。

【発明の効果】

【0031】

実施例によれば、本発明は、電池ケースの外側方向へ凹んで電池ケースの内部の方へ開放されている凹陥部が形成されたリードフィルムが付着された電極リードを含む電池セル及び当該電池セルを含む電池モジュールを提供することで、電池セルの内部に発生したガスの外部排出量が向上する。

【0032】

また、実施例によれば、本発明は、前記凹陥部のガス排出部分の上に位置する封止部が電池ケースの外側から内側方向へ凹まれ、平面上で前記ガス排出部分の少なくとも一部と重畳しない凹み封止部を備えることで、電池セルの内部で発生したガスの外部排出量が向上する。

【0033】

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】従来の電池セルの上面図である。

【図2】図１におけるａ－ａ’軸に沿って切断した断面図である。

【図3】本発明の一実施例による電池セルの上面図である。

【図4】図３の電池セルに含まれた電極リードの斜視図である。

【図5】図４におけるｃ－ｃ’軸に沿って切断した断面図である。

【図6】図４におけるｄ－ｄ’軸に沿って切断した断面図である。

【図7】本発明の一実施様態による電極リードの部分拡大図である。

【図8】本発明のさらに他の実施様態による電極リードの部分拡大図である。

【図9】図３のｂ－ｂ’軸に沿って切断した断面図である。

【図10】本発明のさらに他の実施例において、図３のｂ－ｂ’軸に沿って切断した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明に属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例について詳しく説明する。しかし、本発明は、異なる様々な形態に具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。

【0036】

本発明を明確に説明するために、説明に関係しない部分は省略しており、明細書全体に亘って同一または類似の構成に対しては、同じ参照符号を付与する。

【0037】

図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示しているため、本発明が必ずしもこれに限定されることはない。図面において、多層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。なお、図面において、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。

【0038】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」または「上方」にあるとする場合、これは、他の部分の「直上」のみならず、その中間にさらなる他の部分が存在する場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上」にあるとする場合には、その中間にさらなる他の部分が存在しないことを意味する。なお、基準となる部分の「上」または「上方」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力とは反対方向における「上」または「上方」を意味することではない。

【0039】

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、特に明記しない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0040】

また、明細書全体において、「平面視」とは、対象部分を上方から見た場合を意味し、「断面視」とは、対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た場合を意味する。

【0041】

以下、本発明の実施例によるパウチ電池セル１００について説明する。但し、ここでパウチ電池セル１００の両側面のうち一側面を基準にして説明されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、他側面の場合にも同一または類似の内容が説明され得る。

【0042】

図３は、本発明の一実施例による電池セルの上面図である。

【0043】

図３を参照すると、本発明の一実施例による電池セル１００は、電池ケース２００、電極リード３００及びリードフィルム４００を含む。

【0044】

電池ケース２００は、電極組立体１１０が収納部２１０に装着され、外周縁が密封された構造の封止部２５０を含む。前記封止部２５０は、熱またはレーザーなどによって密封され得る。電池ケース２００は、樹脂層と金属層を含むラミネートシートであり得る。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るが、最外郭をなす外側樹脂層、物質の貫通を防止する遮断性金属層及び密封のための内側樹脂層から構成され得る。

【0045】

また、電極組立体１１０は、ゼリーロール型（巻取型）、スタック型（積層型）または複合型（スタック／フォールディング型）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。

【0046】

以下では、電極リード３００及びリードフィルム４００を中心に説明する。

【0047】

図４は、図３の電池セルに含まれた電極リードの斜視図である。

【0048】

図３及び図４を参照すると、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）と電気的に接続し、封止部２５０を経由して電池ケース２００の外側方向へ突出している。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、封止部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、密封時に電極リード３００で短絡が発生することを防止すると共に、封止部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。

【0049】

図５は、図４におけるｃ－ｃ’軸に沿って切断した断面図である。図６は、図４におけるｄ－ｄ’軸に沿って切断した断面図である。

【0050】

図５及び図６を参照すると、リードフィルム４００には、電池ケース２００の外側方向へ凹んだ凹陥部４５０が形成されており、凹陥部４５０は、電池ケース２００の内部の方へ開放されている。また、凹陥部４５０は、電極リード３００の突出方向を基準にして凹陥部４５０の内面が閉鎖されていてもよい。

【0051】

また、図５及び図６を参照すると、リードフィルム４００は、凹陥部４５０の内面の少なくとも一面を覆う内層４１０をさらに含み得る。

【0052】

一例で、図５の（ａ）及び図６の（ａ）を参照すると、凹陥部４５０内で内層４１０は、リードフィルム４００の表面全体を覆い得る。即ち、凹陥部４５０は、開放されている面を除いた内面全体に内層４１０が形成され得る。

【0053】

これにより、リードフィルム４００は、電極リード３００の上下部の少なくともいずれか一方に位置した状態で封止部２５０と共に密封されても、内層４１０によって凹陥部４５０が密封されていない状態を保存することが可能である。

【0054】

他の一例で、図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）を参照すると、内層４１０は、凹陥部４５０の内面における上面または下面を覆い得る。即ち、凹陥部４５０は、互いに対面する上面及び下面の少なくとも一面に内層４１０が形成され得る。

【0055】

これにより、リードフィルム４００は、凹陥部４５０内に形成される内層４１０を最小化しながらも、内層４１０によって凹陥部４５０が密封されていない状態を保存し得る。また、製造工程を簡易にし、かつ費用面で節減することが可能である。

【0056】

より具体的には、内層４１０は、リードフィルム４００をなす素材に比べて融点が高い素材からなり得る。また、内層４１０は、電池ケース２００内に含まれる電解液に反応しない素材からなり得る。このように、内層４１０が上述した素材からなることで、電解液と別の反応を起こさず、かつ密封過程で熱溶着、熱変形などが発生しないため、凹陥部４５０を空いている状態に維持することが可能である。また、電池ケース２００内で発生するガスを外部へ容易に排出させることが可能である。

【0057】

本発明の一実施様態において、前記内層４１０の厚さは１００μｍ以下であり得る。

【0058】

本発明の一実施様態において、前記内層４１０のガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が４０ｂａｒｒｅｒ以上であり得る。例えば、前記内層４１０の二酸化炭素透過度が前述した範囲を満たし得る。

【0059】

一例で、リードフィルム４００はポリオレフィン系物質を含み、内層４１０はポリオレフィン系、フッ素系及び多孔性セラミック系のうち少なくとも一つの物質を含み得る。例えば、前記内層４１０は、前述したガス透過度値を満たすポリオレフィン系、フッ素系及び多孔性セラミック系の少なくとも一つの物質を含み得る。前記ポリオレフィン系物質は、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びポリビニルジフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。前記フッ素系物質は、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びポリビニリデンフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。また、内層４１０は、ゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）物質を含むことで、ガス透過度を高めながら、水分浸透度を最小化し得る。一例で、前記ゲッター物質は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、シリカ（ＳｉＯ_２）などであり得るが、これらに限定されず、水（Ｈ_２Ｏ）と反応する物質であれば、使用可能である。

【0060】

前記内層４１０は、前記リードフィルム４００と内層４１０との間に接着素材を備えるか、またはリードフィルム４００と共に押し出されてリードフィルム４００と接着され得る。前記接着素材は、アクリル系を含み得る。特に、前記内層４１０がリードフィルム４００と共に押し出される場合、内層４１０のガス透過度が４０ｂａｒｒｅｒ以上であり得る。

【0061】

図４～図６を参照すると、リードフィルム４００は第１リードフィルム及び第２リードフィルムを含み、前記第１リードフィルムは電極リード３００の上部に位置し、前記第２リードフィルムは電極リード３００の下部に位置し得る。この際、電極リード３００は、前記第１リードフィルムと前記第２リードフィルムとの間に位置した状態で封止部２５０と共に密封され、前記第１リードフィルムと前記第２リードフィルムは互いに接続し得る。

【0062】

これにより、リードフィルム４００は、電極リード３００の側面が外部に露出することを防止しながらも、封止部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。

【0063】

一例で、リードフィルム４００において、凹陥部４５０は、前記第１リードフィルムと前記第２リードフィルムの少なくとも一方に位置し得る。より具体的には、リードフィルム４００において、凹陥部４５０は、電極リード３００を基準にして前記第１リードフィルムまたは前記第２リードフィルムに形成されているか、または電極リード３００を基準にして前記第１リードフィルム及び前記第２リードフィルムの両方に共に形成され得る。但し、凹陥部４５０の個数は上述した内容に限定されず、リードフィルム４００内で適切な個数が形成され得る。

【0064】

このように、リードフィルム４００に形成される凹陥部４５０の個数を調節して、リードフィルム４００の耐久性及び気密性を制御できる。また、必要に応じて、凹陥部４５０の個数を最小化して、製造工程を簡易にし、かつ費用面で節減することが可能である。

【0065】

本発明の一実施様態において、前記リードフィルム４００のガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）は、６０℃で２０～６０ｂａｒｒｅｒ、または３０～４０ｂａｒｒｅｒであり得る。例えば、前記リードフィルム４００の二酸化炭素透過度が前述した範囲を満たし得る。また、リードフィルム４００の厚さ２００μｍを基準にして、ガス透過度が６０℃で前述した範囲を満たし得る。前記リードフィルム４００のガス透過度が前述した範囲を満たす場合、二次電池の内部で発生するガスをより効果的に排出することが可能になる。

【0066】

本明細書において、ガス透過度はＡＳＴＭ Ｆ２４７６－２０で測定し得る。

【0067】

本発明の一実施様態において、前記リードフィルム４００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。前記リードフィルム４００の水分浸透量が前述した範囲を満たす場合、前記リードフィルム４００から流入する水分の浸透をさらに効果的に防止することが可能になる。

【0068】

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。この際、ＭＣＯＯＮ社で公式認証された装備を使用して測定し得る。

【0069】

本発明の一実施様態において、前記リードフィルム４００は、ガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が６０℃で２０～６０ｂａｒｒｅｒであり、水分浸透量が２５℃、５０％ＲＨで１０年の間に０．０２～０．２ｇであり得る。前記リードフィルム４００のガス透過度及び水分浸透量が前述した範囲を満たす場合、二次電池の内部で発生するガスを排出しながら、外部からの水分浸透をより効果的に防止することが可能である。

【0070】

本発明の一実施様態において、前記リードフィルム４００はポリオレフィン系樹脂を含み得る。例えば、前記リードフィルム４００は前述したガス透過度及び／または水分浸透量値を満たすポリオレフィン系樹脂を含み得る。前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びポリビニルジフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。前記リードフィルム４００はポリプロピレンを含むとともに、前記リードフィルム４００のガス透過度は６０℃で２０～６０ｂａｒｒｅｒであり得る。また、水分浸透量は０．０６ｇ～０．１５ｇであり得る。この場合、二次電池の内部で発生するガスをより効果的に排出することが可能になり、外部からの水分浸透の防止も容易になる。

【0071】

また、リードフィルム４００は、上述した素材からなることで、電池セル１００の気密性を維持することができ、内部電解液の漏液も防止することが可能である。

【0072】

図７は、本発明の一実施様態における電極リードの部分拡大図である。

【0073】

図７を参照すると、凹み封止部２５０Ｈは、電池ケース２００の外側から内側方向へ凹んでいる。より具体的には、凹み封止部２５０Ｈは、封止部２５０において収納部２１０の外側から内側方向へ凹んでいる。

【0074】

また、図７を参照すると、凹陥部４５０のガス排出部分の上に凹み封止部２５０Ｈが形成されている。

【0075】

電池ケース２００内で発生したガスが凹陥部４５０を経て電池ケース２００の外部へ排出されるときに、ガス排出部分の上に封止部２５０が接する場合、電池ケース２００の外部へのガス排出が封止部２５０によって妨げられ得る。これにより、電池ケース２００の外部へ排出されるガス量が大幅に減少するという問題がある。例えば、リードフィルム４００における凹陥部４５０の凹んだ端部の上面のリードフィルム上でガス透過によって凹陥部４５０内部のガスが電池ケース２００の外部へ排出され得るが、凹陥部４５０の凹んだ端部の上面のリードフィルム４００が封止部２５０と接する場合、凹陥部４５０から電池ケース２００の外部へのガス排出が封止部２５０によって妨げられ得る。

【0076】

図７を参照すると、凹み封止部２５０Ｈが凹陥部４５０のガス排出部分の上に位置し、平面上で前記ガス排出部分の少なくとも一部と封止部２５０とが重畳しない。ここで、平面上でガス排出部分の少なくとも一部と封止部２５０とが重畳しないということは、電池ケース２００を上方から見下ろしたとき、ガス排出部分の少なくとも一部と封止部２５０とが重畳しれないことを意味する。言い換えれば、リードフィルム４００における凹陥部４５０のガス排出部分と封止部２５０との干渉を回避することができる。

【0077】

図７を参照すると、凹陥部４５０は、第１凹陥部４５１及び第２凹陥部４５５を含み、第１凹陥部４５１は、電極リード３００の突出方向に沿って延在し、第２凹陥部４５５は、封止部２５０の長手方向に沿って延在し得る。ここで、封止部２５０の長手方向とは、電極リード３００の突出方向と直交する方向を指す。

【0078】

但し、凹陥部４５０の形状は上述した内容に限定されず、リードフィルム４００内に適切な形状で形成され得る。

【0079】

ここで、第１凹陥部４５１の一端部は、電池ケース２００の内部の方へ開放されおり、第１凹陥部４５１の他端部は、第２凹陥部４５５と連通し得る。より具体的には、第１凹陥部４５１及び第２凹陥部４５５は、互いに一体化し得る。即ち、第１凹陥部４５１は、電池ケース２００の内部のガスが凹陥部４５０に流入するガス流入口の役割を果たし、第２凹陥部４５５は、ガスが排出されるガス排出口の役割を果たし得る。

【0080】

また、図７を参照すると、凹み封止部２５０Ｈは、第２凹陥部４５５の上に位置し得る。他の一例で、凹み封止部２５０Ｈは、第１凹陥部４５１と第２凹陥部４５５との境界線上にも位置し得る。

【0081】

より具体的には、凹み封止部２５０Ｈは、第２凹陥部４５５の長手方向に沿って延在し得る。ここで、前記第２凹陥部４５５の長さとは、電極リード３００の突出方向と直交する方向における第２凹陥部４５５の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。また、凹み封止部２５０Ｈの長さは、第２凹陥部４５５の長さと同一であるか、またはそれより大きくてもよい。ここで、凹み封止部２５０Ｈの長さとは、電極リード３００の突出方向と直交する方向における凹み封止部２５０Ｈの一端と他端との間の距離の最大値を意味する。

【0082】

また、凹み封止部２５０Ｈの幅は、第２凹陥部４５５の幅と同一であるか、またはそれより大きくてもよい。ここで、前記第２凹陥部４５５の幅とは、電極リード３００の突出方向における第２凹陥部４５５の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。凹み封止部２５０Ｈの幅は、電極リード３００の突出方向における凹み封止部２５０Ｈの一端と他端との間の距離の最大値を意味する。

【0083】

但し、凹み封止部２５０Ｈの大きさは、上述した内容に限定されず、リードフィルム４００内で適切な大きさに形成され得る。

【0084】

これにより、リードフィルム４００において第２凹陥部４５５の上のリードフィルム４００は、封止部２５０と接し得ない。言い換えれば、リードフィルム４００において第２凹陥部４５５の位置する部分は、封止部２５０との干渉を回避し得る。

【0085】

図７を参照すると、リードフィルム４００において、凹陥部４５０は、電極リード３００を基準にして多様な位置に形成され得る。

【0086】

一例で、図７の（ａ）のように、リードフィルム４００において、凹陥部４５０は、電極リード３００の上に位置し得る。より具体的には、凹陥部４５０は、電極リード３００の中心部と対応する位置に形成され得る。

【0087】

他の一例で、図７の（ｂ）のように、リードフィルム４００の長さは、電極リード３００の幅よりも大きくてもよく、凹陥部４５０は、電極リード３００の端部とリードフィルム４００の端部との間に位置し得る。ここで、リードフィルム４００の長さは、電極リード３００の突出方向と直交する方向においてリードフィルム４００の一端と他端との間の距離の最大値を意味し、電極リード３００の幅は、電極リード３００の突出方向と直交する方向において電極リード３００の一端と他端との間の距離の最大値を意味する。言い換えれば、リードフィルム４００において、凹陥部４５０は、電極リード３００を回避した位置に形成され得る。但し、凹陥部４５０の位置は上述した内容に限定されず、リードフィルム４００内で適切な位置に形成され得る。

【0088】

このように、リードフィルム４００に形成されている凹陥部４５０の位置を調節して、リードフィルム４００の耐久性及び気密性を制御することができる。また、必要に応じて、凹陥部４５０の位置によって凹陥部４５０の大きさを調節することで、製造工程を簡易にすると共に、費用面で節減することが可能である。

【0089】

図８は、本発明のさらに他の実施様態における電極リードの部分拡大図である。

【0090】

図８を参照すると、前記凹み封止部２５０Ｈは複数個であってもよく、前記複数の凹み封止部２５０Ｈが互いに離隔し得る。前記複数の凹み封止部２５０Ｈが互いに離隔することによって、リードフィルム４００のガス排出部分の封止部２５０が凹凸形状でシーリングされ得る。

【0091】

前記凹み封止部２５０Ｈが前述した構造を有することにより、電池外部の物質、例えば、水分などの、封止部２５０と干渉しないリードフィルム４００のガス排出部分からの浸透をさらに容易に防止することが可能になる。

【0092】

図９は、図３のｂ－ｂ’軸に沿って切断した断面図である。

【0093】

図９を参照すると、電池セル１００の内部で発生したガスが所定の圧力以上になると、凹陥部４５０へ排出され得る。ここで、凹陥部４５０は、内部の方へ開放されており、凹陥部４５０の内部の圧力は、電池ケース２００の内部の圧力と同一であり得る。

【0094】

凹陥部４５０の内部の圧力は、電池セル１００の外部の圧力よりも高く、これによる圧力差がガスの推進力（ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）として作用し得る。これにより、凹陥部４５０に流入したガスは、外部へ容易に排出されることが可能である。また、電池セル１００の内部で発生したガスの外部排出量も増加し得る。

【0095】

この際、電池ケース２００の内部で発生したガスが、凹陥部４５０及び凹陥部の上面を囲むリードフィルム４００を経てＺ軸方向に沿って排出され得る。

【0096】

また、凹陥部４５０が内部の方へ開放されていると共に、電池ケース２００の外側方向へ凹んだ凹陥部４５０の内面が閉鎖されていることで、パウチの気密性及び耐久性も確保することが可能であるという利点がある。

【0097】

この際、凹陥部４５０の凹んだ端部は、凹陥部４５０に流入したガスが外部へ排出されるガス排出口の役割を果たすことができ、電池ケース２００の内部の方へて開放された凹陥部４５０の端部は、電池ケース２００内で発生したガスが流入するガス流入口の役割を果たすことができる。

【0098】

図９を参照すると、凹陥部４５０のガス排出部分の上に凹み封止部２５０Ｈが形成されている。

【0099】

図９を参照すると、リードフィルム４００において、凹陥部４５０のガス排出部分が電池ケース２００の外部に露出し得る。本明細書において、電池ケース２００の外部とは、電池ケースの外側端部よりも電池ケース２００の外側に位置する領域を意味する。この場合、リードフィルム４００において、凹陥部４５０のガス排出部分が電池ケース２００の外部に露出している面積が大きくなり、電池ケース２００の外部へのガス排出がより円滑に行われることが可能である。

【0100】

本発明の一実施様態において、前記第２凹陥部４５５が電池ケース２００の外部に露出し得る。リードフィルム４００において、第２凹陥部４５５が電池ケース２００の外部に露出している面積が大きくなれば、電池ケース２００の内部のガスが電池ケース２００の外部に円滑に排出され得る。

【0101】

図９を参照すると、凹陥部４５０の上面を囲むリードフィルム４００の厚さＨは、１００～３００μｍ、または１００～２００μｍであり得る。凹陥部４５０の上面を囲むリードフィルム４００の厚さＨが前述した範囲を満たす場合、電池ケース２００の内部のガスがより容易に外部へ排出されることが可能になる。

【0102】

図９を参照すると、電極リード３００の突出方向を基準にして、凹陥部４５０の前面を囲むリードフィルム４００の幅Ｗが２ｍｍ以上、または２ｍｍ～３ｍｍであり得る。ここで、前記凹陥部４５０の前面を囲むリードフィルム４００の幅は、凹陥部４５０の凹んだ端部とリードフィルム４００の電池ケース２００の外側にある端部との間の距離の最大値を意味する。前記凹陥部４５０の前面を囲むリードフィルム４００の幅Ｗが前述した範囲を満たす場合、電池ケース２００の内部で発生したガスが外部へ排出される過程でリードフィルム４００が破れる現象をさらに容易に防止することができる。

【0103】

図１０は、本発明のさらに他の実施例において、図３のｂ－ｂ’軸に沿って切った断面図である。

【0104】

図１０を参照すると、凹陥部４５０内に通気層５００が挿入され得る。前記通気層５００は、前記リードフィルム４００よりも通気度の高い素材を含む。通気度がより高いということは、所定の圧力を有するガスが一方向に透過されるとき、透過されるガスの量が相対的に多いことを意味し得る。凹陥部４５０内に通気層５００が挿入されている場合、所定の圧力以上にならなくても通気性の高い通気層５００により、電池ケース２００の内部で発生したガスが凹陥部４５０へ流入され、電池内部のガスの電池外部への排出がより容易になる。

【0105】

一例として、前記通気層５００は、前記リードフィルム４００よりも多孔性である素材を含み得る。即ち、通気層５００は、リードフィルム４００よりも単位体積当たりの気孔の割合が高い素材を含み得る。

【0106】

本発明の一実施様態において、前記通気層５００のガス透過度（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が１．６ｅ^５～１．６ｅ^７ｂａｒｒｅｒ、または１ｅ^６～３ｅ^６ｂａｒｒｅｒであり得る。例えば、前記通気層５００の二酸化炭素透過度が前述した範囲を満たし得る。

【0107】

本発明の一実施様態において、前記通気層５００は、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、天然素材、ガラス繊維、セラミック繊維及び金属繊維からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。例えば、前記通気層５００は、前述したガス透過度値を満たすポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、天然素材、ガラス繊維、セラミック繊維及び金属繊維からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリビニルジフルオライドからなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライドからなる群より選択された一種以上の素材を含み、前記天然素材は、綿（ｃｏｔｔｏｎ）及びウール（ｗｏｏｌ）からなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。

【0108】

本発明の一実施様態において、前記通気層５００の厚さは５０～１５０μｍ、または５０～１００μｍであり得る。前記通気層５００の厚さが前述した範囲を満たす場合、電池ケース２００の内部で発生したガスの凹陥部４５０への流入がより容易になる。

【0109】

本発明の一実施様態において、前記通気層５００は、電解液環境で安定しており、即ち、電池ケース２００の内部の電解液と反応しない素材を含み得る。一例として、ポリプロピレン、ポリビニルジフルオライド及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択された一種以上の素材を含み得る。

【0110】

本発明の他の一実施例による電池モジュールは、前述した電池セルを含む。一方、本実施例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得る。

【0111】

前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可能である。このようなデバイスには、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に適用可能であるが、本発明はこれらに制限されず、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、それらも本発明の権利範囲に属する。

【0112】

以上、本発明の望ましい実施例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ず、特許請求の範囲で定義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についても本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0113】

１００ 電池セル
１１０ 電極組立体
２００ 電池ケース
２１０ 収納部
２５０ 封止部
２５０Ｈ 凹み封止部
３００ 電極リード
４００ リードフィルム
４１０ 内層
４５０ 凹陥部
４５１ 第１凹陥部
４５５ 第２凹陥部
５００ 通気層

【要約】

本発明の一実施例による電池セルは、電極組立体が装着される収納部、及び外周縁が密封された構造の封止部を含む電池ケースと、前記電極組立体に含まれた電極タブと電気的に接続し、前記封止部を経由して前記電池ケースの外側方向へ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、前記封止部に対応する部分に位置するリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムは、前記電池ケースの外側方向へ凹んだ凹陥部が形成されており、前記凹陥部は、前記電池ケースの内部の方へ開放されており、前記凹陥部のガス排出部分の上に位置する封止部は、電池ケースの外側から内側方向へ凹んだ凹み封止部を備え、前記凹み封止部は、平面上で前記ガス排出部分の少なくとも一部と重畳していない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5(a)】

【図5(b)】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図8】

【図9】

【図10】