(57)【要約】【課題】本発明は、鋭い端部を有する導電性物体がバッテリーを貫く場合、バッテリーの内部で発生する内部短絡を防止することができる内部短絡防止フィルム、及びこれを含むバッテリーを提供する。【解決手段】本発明による内部短絡防止フィルムは、複数のストランドが織られることにより複数の空隙が形成されているメッシュ構造を含み、前記ストランドは絶縁性材質からなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のストランドが織られることにより複数の空隙が形成されているメッシュ構造を含み、
前記ストランドは絶縁性材質からなることを特徴とする内部短絡防止フィルム。
【請求項２】
前記ストランドは、合成繊維からなることを特徴とする請求項1に記載の内部短絡防止フィルム。
【請求項３】
前記ストランドは、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンのうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上の組合せからなることを特徴とする請求項１に記載の内部短絡防止フィルム。
【請求項４】
前記メッシュ構造は、プレーンスクエア、プレーンリバースダッチ、ツイルウィーブ、ステインウィーブのうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上が組み合わせられている構造であることを特徴とする請求項1に記載の内部短絡防止フィルム。
【請求項５】
前記ストランドの直径は25〜500μmであり、前記空隙の幅は1〜５００μmであることを特徴とする請求項1に記載の内部短絡防止フィルム。
【請求項６】
前記メッシュ構造の厚さは30〜500μmであることを特徴とする請求項1に記載の内部短絡防止フィルム。
【請求項７】
分離膜と、前記分離膜の両面に配置されている正極及び負極とを有する一つ以上の電極組立体；
前記電極組立体の外部を覆う外装材；及び
内部短絡を防止するための内部短絡防止フィルム；を含み、
前記内部短絡防止フィルムは、複数のストランドが織られることにより複数の空隙が形成されているメッシュ構造を有することを特徴とするバッテリー。
【請求項８】
前記内部短絡防止フィルムは、前記電極組立体の少なくとも何れか一つの面に付着されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー。
【請求項９】
前記内部短絡防止フィルムは、前記電極組立体と外装材の間に介在されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー。
【請求項１０】
前記内部短絡防止フィルムは、前記外装材の表面に付着されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー。
【請求項１１】
前記電極組立体が複数個であってよく、前記内部短絡防止フィルムは前記電極組立体の間に介在されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーに関し、より詳しくは、鋭い端部を有する導電性物体がバッテリーを貫く場合、バッテリーの内部で発生する内部短絡を防止することができる内部短絡防止フィルム、及びこれを含むバッテリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車などのようなエコカーには、モーターを駆動するためのバッテリーが設けられている。このようなエコカーのバッテリーは二次電池からなり得る。
【０００３】
このようなバッテリーは、走行距離の改善のためにエネルギー密度を向上させなければならないだけでなく、バッテリーの爆発を防止することができる安全性を必ず確保しなければならない。
【０００４】
しかし、エネルギー密度と安定性は互いに相反する関係であって、安全性を改善するために電極及び分離膜の構造を変更する場合は、バッテリーのエネルギー密度を減少させるとともに内部抵抗を増加させる可能性があるという問題点があり得る。
【０００５】
特に、車両事故などによって、ピンなどのように鋭い端部を有する導電性物体がバッテリーを貫く場合、バッテリーの内部で正極と負極が導電性物体を介して電気的に短絡されることがあり得る。そのため、瞬間的に高い電流が流れて導電性物体の周辺温度が上昇し、バッテリーの爆発反応を引き起し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記のような従来の技術の欠点を克服するために案出されたものであって、鋭い端部を有する導電性物体がバッテリーを貫いても、導電性物体と電極の間の物理的接触を阻むことにより、バッテリーの内部短絡を確かに防止することができる内部短絡防止フィルム、及びこれを含むバッテリーの提供にその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記のような目的を達成するための本発明の一側面は、バッテリーの内部短絡を防止するための内部短絡防止フィルムであって、
複数のストランド（strand）が織られることにより複数の空隙（pore）が形成されているメッシュ構造（mesh structure）を含み、前記ストランドは絶縁性材質からなることを特徴とする。
【０００８】
前記ストランドは、合成繊維（synthetic fiber）からなることを特徴とする。
【０００９】
前記ストランドは、ポリエチレンテレフタレート（PET：Polyethylene terephthalate）、ポリアミド（PA：Polyamide）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK：Polyether Ether Ketone）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE：Polytetrafluoroethylene）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF：Polyvinylidene fluoride）のうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上の組合せからなることを特徴とする。
【００１０】
前記メッシュ構造は、プレーンスクエア（plain square）、プレーンリバースダッチ（plain reverse dutch）、ツイルウィーブ（twill weave）、ステインウィーブ（stain weave）のうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上が組み合わせられている構造であることを特徴とする。
【００１１】
前記ストランドの直径は25〜500μmであり、前記空隙の幅は1〜500μmであることを特徴とする。
【００１２】
前記メッシュ構造の厚さは30〜500μmであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の側面は、バッテリーであって、
分離膜と、前記分離膜の両面に配置されている正極及び負極とを有する一つ以上の電極組立体；
前記電極組立体の外部を覆う外装材；及び
内部短絡を防止するための内部短絡防止フィルム；を含み、
前記内部短絡防止フィルムは、複数のストランド（strand）が織られて複数の空隙（pore）を有するメッシュ構造（mesh structure）からなることを特徴とする。
【００１４】
前記内部短絡防止フィルムは、前記電極組立体の少なくとも何れか一つの面に付着されることを特徴とする。
【００１５】
前記内部短絡防止フィルムは、前記電極組立体と外装材の間に介在されることを特徴とする。
【００１６】
前記内部短絡防止フィルムは、前記外装材の表面に付着されることを特徴とする。
【００１７】
前記電極組立体が複数個であってよく、前記内部短絡防止フィルムは前記電極組立体などの間に介在されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鋭い端部を有する導電性物体がバッテリーを貫いても、導電性物体と電極の間の物理的接触を阻むことにより、バッテリー内での正極と負極の間で電流が流れることを遮断することができ、これを介し、導電性物体の周辺温度の上昇に伴って発生し得るバッテリーの爆発を確かに防止することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリーを示した図である。
【図２】本発明による内部短絡防止フィルムを示した平面図である。
【図３】本発明による内部短絡防止フィルムのメッシュ構造を、鋭い端部を有する導電性物体が貫く状態を例示した図である。
【図４】本発明による内部短絡防止フィルムのメッシュ構造を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図を参照しながら詳しく説明する。参考までに、本発明の説明に参照する図に示されている構成要素の大きさ、線の太さなどは、理解の便宜上、多少誇張して表現されていることがあり得る。また、本発明の説明に用いられる用語などは、本発明における機能を考慮して定義したものであるため、使用者、運用者の意図、慣例などによって変わり得る。よって、この用語に対する定義は、本明細書の全般に亘る内容に基づいて下すことが当然であろう。
【００２１】
図1は、本発明の一実施形態に係るバッテリーの電極組立体を示した図である。
【００２２】
図1に示す通り、本発明によるバッテリー10は、電極組立体20と電極組立体20を覆う外装材（図示省略）とを含むことができる。
【００２３】
電極組立体20は、分離膜21と、分離膜21の両面に配置されている正極22及び負極23とを有する。
【００２４】
正極22は、正極集電体22a及び正極活物質22bなどからなり、負極23は、負極集電体23a及び負極活物質23bなどからなる。
【００２５】
そして、バッテリー10には内部短絡防止フィルム30が配置され、内部短絡防止フィルム30は、鋭い端部を有する導電性物体60が電極組立体20を貫くとき、導電性物体60を介して正極22と負極23が電気的に短絡（内部短絡）することを防止させる構成を有する。
【００２６】
内部短絡防止フィルム30は、図2に示す通り、複数のストランド（strand）31が織られることにより複数の空隙（pore）33が形成されているメッシュ構造（mesh structure）35を含むことができる。
【００２７】
このように、本発明は、内部短絡防止フィルム30がメッシュ構造35でなるに伴い、図1に示す通り、導電性物体60が電極組立体20を貫くとき、導電性物体60の鋭い端部がメッシュ構造の空隙33に挿入されても、空隙33周辺のストランド31などが導電性物体60を阻止して、空隙33がひどく拡張されずに済むことができる。よって、内部短絡防止フィルム30は、導電性物体60とともにバッテリー10の電極組立体20の内部に挿入され、正極22と負極23が電気的に短絡されることを確かに防止することができる。
【００２８】
ストランド31は、絶縁性材質からなり、合成繊維（synthetic fiber）からなってよい。
【００２９】
特に、本発明による内部短絡防止フィルム30は、メッシュ構造35であって、導電性物体60により容易に突き抜けないことから、ストランド31の材質を廉価の合成繊維で形成することができるという利点がある。
【００３０】
例えば、ストランド31は、ポリエチレンテレフタレート（PET：Polyethylene terephthalate）、ポリアミド（PA：Polyamide）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK：Polyether Ether Ketone）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE：Polytetrafluoroethylene）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF：Polyvinylidene fluoride）のうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上の組合せからなってよい。
【００３１】
さらに、図2から図4には、プレーンスクエア（plain square）のメッシュ構造35が例示されているが、本発明はこれに限定されない。
【００３２】
例えば、メッシュ構造35は、プレーンスクエア（plain square）、プレーンリバースダッチ（plain reverse dutch）、ツイルウィーブ（twill weave）、ステインウィーブ（stain weave）のうち少なくとも何れか一つまたは二つ以上が組み合わせられている構造からなってよい。
【００３３】
そして、ストランド31の直径（D）は25〜500μmで、空隙33の幅（W）は1〜500μmであり、メッシュ構造35の厚さは30〜500μmであってよい。
【００３４】
一実施形態によれば、図1に示す通り、内部短絡防止フィルム30は、電極組立体20の一面に付着されてよい。
【００３５】
他の実施形態によれば、内部短絡防止フィルム30は、電極組立体20を覆う外装材の表面に付着されてもよい。
【００３６】
また、他の実施形態によれば、内部短絡防止フィルム30は、電極組立体20と外装材の間に介在されてもよい。
【００３７】
さらに、他の実施形態によれば、内部短絡防止フィルム30は、外装材の表面に付着されてもよい。
【００３８】
その他、電極組立体30が複数個に積層される場合は、内部短絡防止フィルム30は電極組立体30などの間に介在されてもよい。
【００３９】
一方、バッテリー10は多様な構造でなってよい。例えば、一つ以上の電極組立体20が積層されてバッテリーセル（battery cell）を構成することができ、一つ以上のバッテリーセル（battery cell）が直列または並列に接続されてバッテリーモジュールまたはバッテリーパックなどを構成することもできる。
【００４０】
バッテリー10は、一つ以上の電極組立体20が積層されているバッテリーセルが外装材内に密封されることにより単電池に構成されてもよい。このように単電池である場合、内部短絡防止フィルム30は電極組立体20の表面または電極組立体20の表面に付着されてよい。
【００４１】
さらに、バッテリー10は、複数のバッテリーセルが直列または並列に接続されてバッテリーモジュールまたはバッテリーパックで構成される場合は、内部短絡防止フィルム30は、バッテリーモジュールまたはバッテリーパックの表面に付着されるか、バッテリーセルなどの間に介在されてもよい。
【００４２】
その他にも、バッテリー10は、電極組立体20がゼリーロール構造であり、外装材はパウチ（pouch）形態でなるパウチ型バッテリーであってもよい。このようなパウチ型バッテリーの場合は、内部短絡防止フィルム30が電極組立体20と外装材の間に介在されてよい。
【００４３】
以下、実施例及び比較例を介して前記内部短絡防止フィルムを詳しく説明する。但し、前記内部短絡防止フィルムの範囲が下記の実施例及び比較例によって制限されるものではない。
【００４４】
実施例1
ポリアミド（PA）を利用して、厚さ90μmのメッシュ構造の内部短絡防止フィルムを製造した。
【００４５】
実施例2
ポリエチレンテレフタレート（PET）を利用して、厚さ55μmのメッシュ構造の内部短絡防止フィルムを製造した。
【００４６】
実施例3
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）を利用して、厚さ75μmのメッシュ構造の内部短絡防止フィルムを製造した。
【００４７】
比較例1
ポリエチレン（PE）を利用して、厚さ40μmの多孔性の内部短絡防止フィルムを製造した。
【００４８】
比較例2
ポリエチレンテレフタレート（PET）材質の不織布を利用して、厚さ100μmの内部短絡防止フィルムを製造した。
【００４９】
下記表1は、前述した各実施例及び各比較例を同一のバッテリーに設けた状態で、直径5mmのくぎを80mm/secの速度で貫通させてその短絡有無を実験した結果を表す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
前述した表1のように、実施例1から3の内部短絡防止フィルムはメッシュ構造である場合に、貫通評価を実施すれば、内部短絡防止フィルムが電池の内部へ引き込まれて内部短絡を防止することが分かった。一方、比較例1、2は、メッシュ形態でない、ポリエチレン（Polyethylene）、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene terephthalate）基盤の多孔性または不織布形態のフィルムであるため、貫通評価を実施すれば、該フィルムがバッテリーの内部へ引き込まれないため、内部短絡を防止できないことが分かった。
【００５２】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は、本明細書に開示されている実施形態及び図面によって限定されず、本発明の技術的思想を外れない範囲以内で当業者によって多様に変形可能である。
【符号の説明】
【００５３】
10  バッテリー
20  電極組立体
21  分離膜
22  負極
23  正極
30  内部短絡防止フィルム
60  導電性物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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